[3] 우리의 계획

[3] 우리의 계획

(3.1) 만드는 기간

기간: 2016/7/18 ~ 2017/1/12 (6달)

7월,8월(6주) – 여름방학

9월~12월(4개월) - 2학기

(3.2) 해야 할 일

- 카페에 포스트 쓰기

- 설계 디자인 노트 쓰기

- 부품 주문하기

- 하드웨어 만들기

1) 프레임

1) 진공

2) 고압

3) 전자총

4) 렌즈

5) 조리개

6) 스캔장비

7) 검출기

- 소프트웨어 만들기

- 하드웨어x소프트웨어 합치기

- 추후 개선 및 기능 추가

(3.3) 간트 차트

우선 이번 방학 때 이미지를 보는 것까지 완성하는 것을 목표로 정하였다. 그래서 8월 말까지 해야할 일들을 시간에 따라 나누어서 간트 차트로 정리해보았다.

4. 역할 분담

유진: 외부 프레임, 소프트웨어, 스캔 장비

기호: 외부 프레임, 렌즈

주현: 내부 프레임, 조리개, 검출기

정섭: 내부 프레임, 전자총

[2] 설계 성능 목표

[2] 설계 성능 목표

우리의 전자현미경 성능 목표는 3번에 걸쳐 바뀌었다. 처음에는 어느 정도가 정말 불가능한 수준이고 가능한 수준인지 몰라서 이상적으로 설정한 감이 있었다. 그래서 몇번에 걸쳐 목표값을 수정하였다. 초기 목표와 최종 결정된 목표는 다음과 같다.

(1.1) 1차 목표 설정>

목표로 측정하고자 하는 시료의 크기를 100um로 결정하였다. 그리고 나타내고자 하는 모니터의 화면 크기는 10cm로 정하였다. 이렇게 하였을 때의 배율은 10cm/100um = 100mm/100um = 1000배가 되었다. 우리 빛돌은 자작 전자현미경의 최대 배율 목표치를 1000배로 정하였다.

전자현미경에서 배율값보다 probe size가 성능을 판단할 수 있는 객관적인 수치이기 때문에 probe size에 대해 결정하는 것이 가장 중요했다. 먼저 깨끗한 상을 보기위해서 10cm x 10cm 화면에 400x400 화소로 보면 고화질의 상을 볼 수 있을 것 같았다. 따라서 probe size는 100um/400 = 0.25um = 250nm로 결정 되었다.

화면 크기: 10cm

배율: 1000배

목표 시료의 크기: 100um

pixel : 400x400

pixel size : 100um/400 = 0.25um = 250nm

(1.2) 2차 목표 설정>

위의 목표치로 전자현미경을 설계하고 있었는 데 설계 과정에서 문제점이 생겼다. 스캔신호를 실제로 만드는 과정에서 쓰이는 DAC 칩에서는 2진수를 사용하기 때문에 해상도를 2^n을 사용해야 제어하기 적절하였다. 결국 실제 설계 과정에서 쓰이는 장비때문에 수정하게 되었고, 수정한 값은 pixel을 400x400을 512x512로 바꾼 것이다.

화면 크기: 10cm

배율: 1000배

목표 시료의 크기: 100um

pixel: 512*512

pixel size : 100um/512 = 0.1953125um = 195nm

(1.3) 최종 결정된 목표

8월 17일 중간 세미나에서 전문 박사님들이 "100배 확대만 되어도 엄청난 성공이다."라고 하셨다. 이 말을 듣고 "우리가 목표를 너무 이상적으로 정한것이 아닌가... 우선 영상을 보는 것을 목표로 하자"고 생각해서 목표 배율을 수정하였다.

화면 크기: 10cm

배율: 100배

목표 시료의 크기: 1mm

pixel: 512*512

pixel size : 1mm/512 = 1.953125um

[1] 전자 현미경이란 무엇일까

[1] 전자 현미경이란 무엇일까

(1.1) 전자현미경의 장점

광학현미경보다 전자 현미경의 배율이나 분해능이 뛰어난데, 그 이유는 광학렌즈는 광원을 사용하여 시료가 가시광선을 흡수하는 것을  이용하지만 전자 현미경은 가시광선 대신에 광원으로 전자를 사용한다. 이 전자들은 가시광선보다 파장이 짧아서 분해능이 좋고 배율도 좋다.

(1.2). 전자현미경의 종류

전자현미경에는 크게 두가지 방식에 따라 TEM(투사형)과 SEM(주사형)이 있다. TEM 전자현미경의 경우 광학현미경과 원리가 비슷한데  집광렌즈와 대물렌즈, 투영렌즈를 통과한 전자가 스크린에 영상을 보여주는 방식이다. SEM 전자현미경의 경우 집광렌즈와 대물렌즈를 지난 전자가 시료에 2차전자를 발생시켜 검출기로 검출하는 검출하는 방식이다.

[0] 시작하며…

[0] 시작하며…

2017년 1월 27일, 우리 경북대학교 <빛돌> 팀은 학부학생으로서 전세계 최초로 전자현미경을 설계하고, 구현하여 실제 이미지를 얻었습니다.

7개월 동안 전자현미경을 직접 설계하고 제작한 과정과, 하드웨어, 제어를 위한 전자회로, 프로그램을 모두 오픈하여 공개하고자 합니다.

우리는 첨단 장비를 직접 처음부터 끝까지 만들고, 결국 성공시킴으로써 어떠한 것이라도 만들 수 있다는 자신감이 생겼습니다.

우리나라는 IT 강국이지만 자연과학 부분에서는 뒤처진 것이 사실이며, 이것을 관측하기 위한 첨단 장비들을 모두 독일과 같은 나라에서 수입해오고 있습니다. 이러한 상황을 뒤집어 자연과학 부분에서도 강한 기술을 가지려면 대학생때의 이런 경험을 저뿐만 아니라 많은 학생들이 느낄 수 있으면 언젠가 가능하리라 생각합니다.

그리고 위의 이미지가 나왔을 때, 저희는 기쁨의 환호를 질렀고 그 어떤 순간보다 행복했습니다. 이러한 경험을 공유하고, 더 나아가 우리가 만든 현미경을 뛰어넘는 대학생이 만든 전자현미경이 나오기를 바랍니다.

그리고 저희가 찍은 사진과 동영상 자료가 워낙 많아 그것을 다 정리하고 올리기에는 시간이 걸립니다. 그러니 본 내용은 계속 업데이트 될 예정입니다.

그리고 댓글 달아 주시면 내용을 추가해서 여러분들이 이해할 수 있도록 수정하겠습니다.