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접기개요
광원으로 전자를 이용한 현미경으로 6만 V의 고전압으로 가속된 전자는 파장이 매우 짧은 0.05Å(녹색빛의 1/100,000)이기 때문에 현미경의 해상능을 크게 향상시킬 수 있다. 진정한 전자현미경은 1933년에 최초로 만들어졌으며 이것이 실용화된 것은 1935년부터이다. 오늘날의 전자현미경은 0.2Å 이하의 크기까지도 관찰이 가능하다.
광학현미경과의 차이점
전자현미경은 일반 광선 대신에 전자 빔을 필요로 하는데 전자는 공기를 통과하지 못하므로 현미경의 내부는 진공상태이어야 한다.
광학현미경에서는 각 렌즈들의 초점거리는 일정하며 대물렌즈와 표본 사이의 거리는 변하는데 전자현미경은 렌즈 자체의 초점거리가 변하며 표본과 대물렌즈와 렌즈 사이의 거리는 일정하다(→ 줌렌즈). 배율은 중간렌즈와 투영렌즈의 코일에 통하는 전류의 세기에 의해 결정되며 상의 초점은 대물렌즈의 코일에 흐르는 전류에 의해 조절된다. 광학현미경은 실제의 상을 볼 수 있지만 전자현미경은 형광판이나 사진판을 통해 상을 볼 수 있다. 광학현미경은 표본의 빛을 흡수함으로써 상이 형성되는 반면, 전자현미경에서는 전자가 표본의 원자에 의해 산란됨으로써 상이 형성된다. 무거운 원자는 산란도가 크므로 가벼운 원자에 비해 짙은 상을 만든다.
렌즈
정전기 또는 전자기는 전자에 대해서 렌즈의 역할을 할 수 있는데 이러한 원리를 이용한 전자렌즈를 정전기렌즈(electrostatic lens) 및 전자기렌즈(electromagnetic lens)라 한다. 전자기렌즈는 집광계와 투영렌즈(projector lens)에 이용된다. 정전기렌즈는 구면수차, 일그러짐, 코마, 비점수차, 상의 곡률이 나타나고 전자기렌즈는 가장 큰 문제점이 색수차인데 이것은 전자의 파장, 즉 전자의 속도가 일정하지 않기 때문에 일어난다.
전자속도가 일정하지 않은 이유는 전자총에 공급되는 전류가 불안정하거나 전자가 시료의 원자와 충돌할 때 발생하는 에너지의 손실 때문이다. 전류의 불안정은 전원을 조절함으로써 해결될 수 있지만 에너지 손실의 문제는 근본적으로 해결하기 어렵다. 그러나 현재 사용되는 전자현미경에서는 표본의 두께가 얇고 전자의 에너지가 충분히 높기 때문에 에너지 손실로 인한 수차가 크게 줄어들었다. 구면수차는 렌즈의 구경계수를 낮춤으로써 제거시킬 수 있다. 비점수차는 자기장의 불균형이나 렌즈 제조사에 문제가 있을 때 또는 진공실 내에 기체 분자가 남아 있을 때 나타날 수 있다.
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