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SEM 이란 고진공중에 놓여진 시료표면을 1-100nm정도의 미세한전자선으로 x-y의 이차원방향으로 주사하여 시료표면에서 발생하는 2차전자, 반사전자,투과전자, 가시광, 적외선, X선, 내부기전력등의 신호를 검출하여 음극선관(브라운관) 화면상에 확대화상을 표시하거나 기록하여시료의 형태, 미세구조의 관찰이나 구성원소의 분포, 정성, 정량등의 분석을 행하는 장치이다. 주로 금속등의 도체, IC, 산화물등의 반도체, 고분자재료나 세라믹등의 절연물의 고체, 분말, 박막시료가 표본이 된다.

SEM은 광학현미경과 비교하여 얻을수 있는 화상의 초점심도가 2배이상 깊으며, 동시에2배이상의 높은분해능(FE-SEM에서는 최대 0.6nm)를 얻을수 있다.
금속, 광물, 무기물, 세라믹, 시멘트, 유리, 프라스틱, 고무, 석유, 도료, 의생물, 반도체 IC, 집적회로,전자부품등의 형태관찰, 혹은 품질관리에 2차전자상, 원소분석에 반사전자상이나 X선화상으로 응용이 가능하다.

원리
주사전자현미경 scanning electron microscope(SEM)은 보다 최근에 개발되었으며 투과전자현미경(TEM)과는 다소 다르다. 주사전자현미경은 전자가 표본을 통과하는 것이 아니라 초점이 잘 맞추어진 전자선 electron beam을 표본의 표면에 주사한다.
주사된 전자선이 표본의 한 점에 집중되면 일차전자만 굴절되고 표면에서 발생된 이차전자는 검파기 detector에 의해 수집된다. 그 결과 생긴 신호들이 여러 점으로부터 모여들어 음극선관 cathod ray tube에 상을 형성하게 한다. 주사전자현미경의 특징은 초점이 높은 심도를 이용해서 비교적 큰 표본을 입체적으로 관찰할 수 있다는 것이다.

전자beam을 시료 위에 주사시켜서 시료로부터 튀어나온 2차 전자를 모아서 검출한 후 여러 가지 복잡한 기계장치를 거친 후 CRT에 영상화시키는 전자 현미경이다.

검출기는 scintillater라고도 하는데 scintillater로 검출된 2차 전자는 광전 중배관으로 운반되어 여기서 신호가 증폭 된후 다시 video amplifier에서 영상신호 증폭을 거친 후 CRT에서 관찰하게 된다. 따라서 TEM은 얇은 시편(60nm정도)을 beam이 투과하여 관찰하므로 2차적인 또는 단면적인 구조를 나타내지만 SEM은 시료 위를 주사된 상을 관찰하므로 3차원적인 입체 상을 관찰할 수 있다. TEM이나 SEM은 각각의 camera system을 통하여 관찰 즉시 촬영을 할 수 있게 되었다