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전자 현미경, 더 정확해진다
전자 현미경, 더 정확해진다
  • 교수신문
  • 승인 2021.01.14 09:09
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박우성 숙명여대 교수(기계시스템학부·사진) 연구팀이 전자현미경에서 전자가 빛에 가까운 속도로 움직이며 물체를 투사할 때 발열이 생기는 원리를 밝혀냈다. 

현대과학에서 전자현미경은 매우 다양한 분야에서 사용된다. 아래와 같이 과학 뉴스나 잡지에서 흔히 보는 초근접 사진은 대부분 ‘전자 현미경’을 이용해 얻어낸다.

전자현미경으로 관찰한 적혈구(왼쪽부터), 혈소판, 백혈구.  출처=위키피디아.
전자현미경으로 관찰한 적혈구(왼쪽부터), 혈소판, 백혈구. 출처=위키피디아.

 

전자현미경을 사용하기 위해서는 먼저 관찰하고자 하는 시료를 관찰대 위에 올려놓고 주위를 진공으로 만들어야 한다. 공기분자들이 있으면 전자와 충동해서 관찰을 방해하기 때문이다. 진공이 완성되면 전자기 빔을 이용해서 시료에 전자를 쏜다. 전자는 시료에 부딪혀 반사되면서 주변으로 퍼져나간다. 현미경은 반사된 전자들을 감지하는 디텍터에서 정보를 종합해 최종 이미지를 만든다. 

발열로 시료 손상 잦아

전자현미경은 해상도가 매우 높고 적혈구나 백혈구 같은 유기물도 관찰할 수 있다. 그러나 전자가 매우 빠르게 움직이기 때문에 시료를 조금 뜨겁게 만든다는 단점이 있다. 이 현상 때문에 시료의 구조와 성질이 일부 변형되기 때문에 온전한 시료가 손상되는 일이 벌어진다.

박 교수 연구팀은 전자빔 투과 시 생성되는 발열량을 측정하기 위한 ‘초정밀 열량계’를 개발했다. 이를 활용해 전자 투시 현미경에서 전자빔에 의한 발열량을 정밀하게 측정하고, 전자의 에너지 손실 분포도를 측정했다. 그 결과 발열 현상은 주로 원자 주변의 최외곽 전자와 투사된 전자가 충돌하여 에너지가 전달된다는 사실이 밝혀졌다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 지난 달 21일 국제 학술지인 『어드밴스드 사이언스』에 개재됐다.
 


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