[3] 조리개 제작

[3] 조리개 제작

얇은 알루미늄 판을 원형으로 잘라내어 중앙에 드릴로 구멍을 뚫어 조리개 제작

 

렌즈를 받치는 알루미늄의 아래에 테이프로 부착

[2] 히위 레벨 설계

[2] 히위 레벨 설계

0.1T짜리 스테인리스 박

405*500에 7440원, 배송비 3000원

우리는 조리개 크기를 최개 70*70mm로 3개가 필요하기 때문에 405*500크기의 스테인리스 박을 구매하면 충분하다고 생각한다.

조리개 구멍의 크기는 직경 1mm인 드릴을 이용하여 구멍을 뚫을 것이다.

조리개 가로 세로 크기는 40mm로 할 것이다. 조리개가 50mm이면 70x70 크기인 사각 기둥에서 10mm 직경의 볼트를 쓰기 때문에 조리개와 전산 볼트가 닿아버린다. 두 금속이 닿으면 안되기 때문에 여유공간을 남겨야 한다.

조리개의 크기가 무조건 작다고 좋은 것은 아니다. 조리개가 작아지면 회절수차(Diffraction aberration)의 영향이 커지고 조리개가 커지면 구면수차(Spherical aberration)의 영향이 커져서 전자빔의 프로브 사이즈가 커지게 된다. 그래서 수차의 영향이 가장 작은 최적의 조리개 크기를 찾는 것이 중요하다.

위 표는 실제 SEM에서 사용하는 조리개 크기를 나타내고 있다. 시중에 판매되는 조리개는 백금과 몰리브덴으로 주로 만들어지고 구멍의 직경은 30마이크로미터에서 100마이크로미터까지 존재한다. 하지만 우리는 이 정도의 크기로 구멍 뚫기가 힘들고 대전 세미나에서 박사님이 1mm 크기도 사용하기에 나쁘지 않다고 하셨기 때문에 1mm로 조리개를 제작할 것 같다.  

4. 조리개의 재질 결정

재질의 경우 얇은 금속판이라고만 나와있는데, 시중에 판매하는 재질은 백금, 이리듐, 몰리브덴이라 한다. 우리는 구하기 쉽고 반응성이 작은 스테인리스를 사용하려고 한다.

[1] 상위 레벨 설계

[1] 상위 레벨 설계

1.조리개란?

조리개의 크기는 50~200 마이크로미터로 렌즈와 함께 조합하여 전자빔의 크기를 줄이는 역할을 한다. 조리개가 작을경우 전자 beam current가 작아져서 구면수차가 작아지고 초점심도가 커진다. 조리개가 커질경우 X-ray를 검출할 때 많은 X-ray를 한꺼번에 수집할 수 있어 빠른 성분 분석을 할수 있다. 광학에서 조리개의 역할은 빛의 양을 조절하는 것이지만 SEM에서는 수차를 줄이는 것이 중요하다.

2. 조리개와 depth of focus의 관계

조리개와 depth of focus의 관계는 중요하다. 왼쪽 그림을 보자. depth of focus란 초점이 맺혔다고 볼 수 있는 범위로 조리개를 좁히면 depth of focus가 넓어진다. Depth of focus가 넓어지면 상이 조금 다르게 맺혀도 초점이 맞아지게 되어서 작은 물체를 관찰하기에 유리하다. 반대로 depth of focus가 좁아지면 상이 조금만 다르게 맺혀도 초점에서 벗어나게 된다. 이 현상은 높은 배율에서 더 확연히 드러나게 된다.

오른쪽 그래프는 확대한 배율에 때른 Depth of focus의 크기를 나타내는 것이다. 표를 보면 알 수 있듯이 같은 배율로 확대할 때 SEM의 Depth of focus가 더 커서 작은 물체를 보기에 좋다는 것을 알 수 있다.

3. 조리개의 크기 결정

그렇다면 조리개가 무조건 작으면 좋은가??