SEM의 전자빔으로 발생하는 신호의 종류(SE, BSE)
FE-SEM의 주사전자(전자빔)와 시료의 상호작용으로 발생하는 다양한 신호
전자빔과 시료의 상호 작용으로 방출되는 전자
FE-SEM의 전자 총에서 출발한 전자는 시료 표면에 닿으면 표면의 원자와 상호 작용을 합니다. 이때 발생하는 신호는 각각의 검출기를 통해 다양한 결과물을 만들어 낼 수 있습니다.
상호작용으로 발생하는 신호
위처럼 다양한 신호가 발생할 수 있지만 FE-SEM에서 주로 확인하는 신호는 2차 전자(SE), 후방산란 전자(BSE), X선(X-ray) 3가지입니다. 개별 신호는 각 검출기에서 수집해 유용한 정보로 바뀝니다.
2차 전자 (Secondary Electrons, SE)
전자 총에서 나온 전자를 1차 전자라 합니다. 이 전자는 큰 에너지를 가지고 있으며 시료 표면에 충돌하면 그 에너지를 표면 원자에 존재하던 전자가 흡수하여 표면으로부터 탈출하는데 이를 2차 전자라고 합니다.
후방산란 전자 (Backscattered Electrons,BSE)
대부분의 1차 전자는 원자핵의 인력에 의해 포획됩니다. 하지만 일부는 원자핵을 선회해 다시 밖으로 반사되는데요. 이렇게 선회하여 다시 나온 전자를 후방산란 전자라고 합니다.
X-선 (Chateristic X-ray)
전자 빔으로 인해 내부 전자가 방출되면 양공(electron hole)이 발생하고, 에너지 준위가 불안정해집니다. 이에 따라 외각의 전자가 양공으로 으로 이동합니다. 이때 에너지 준위의 차이만큼 X-선의 형태로 에너지가 방출됩니다.
방출되는 신호의 활용
다양한 신호들은 전용 검출기를 통해 분석자에게 유용한 결과를 제공합니다.
| 신호 | 분석 결과 |
|---|---|
| 이차전자 (SE) | 이차전자는 시료의 표면에서 모든 방향에 대해 균일하게 방사형으로 방출됩니다. SE detector의 위치와 표면 구조 등에 의해 표면의 형상을 반영한 이미지를 확보할 수 있습니다. 이를 통해 표면의 미세구조화 텍스처를 고해상도 이미지로 변환할 수 있습니다. |
| 후방산란전자 (BSE) | BSE를 이용한 분석은 시료 표면의 원자에 따라 검출되는 시그널의 강도가 다른 것을 이용해 표면의 구성 원소에 따른 대비를 강조한 이미지를 제공합니다. |
| X-선 (X-ray) | 전자와의 상호작용에 따라 발생한 X-선은 표면의 원소에 따라 특징적인 에너지를 가집니다. 이를 통해 표면을 구성하고 있는 원소의 비율을 측정할 수 있으며 이를 EDS 분석이라고 합니다. SEM 분석을 통한 시각화와 동시에 가능하므로 직관적이고 편리한 분석이 가능합니다. |
전자빔과 시료의 상호작용
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