한국표준과학연구원이 전자현미경 성능을 좌우하는 핵심장비인 고성능 에너지 분석기의 개발에 성공했다.

20일 표준연구원에 따르면 이번 개발 성공으로 국내 장비회사 대상 시험서비스를 제공해 첨단 현미경 산업 생태계 육성에 기여할 전망이다.

전자현미경의 성능은 전자빔을 만들어내는 전자원의 특성에 달려 있다. 전자원에서 생성되는 전자빔으로 렌즈에 초점을 맞춰 대상을 관찰하기 때문이다.

아주 작은 대상에도 정밀하게 초점을 맞추려면 전자빔을 구성하는 전자 입자들의 에너지 분포가 균일해야 한다.

따라서 고성능의 전자현미경을 개발하기 위해서는 전자빔의 에너지 분포가 얼마나 균일한지 보여주는 에너지 폭을 정확히 측정하는 것이 중요하다.

그동안 국내 다수의 기업들이 전자현미경 개발에 성공했지만 에너지 폭 측정에 사용할 정밀 에너지 분석기가 없어 실측값 대신 문헌상의 수치를 참고했다. 이 방식으로는 개별 현미경 간의 미세한 성능 차이를 확인하기 어려워 제품의 성능 검증에 한계가 있다.

현재 국산화된 텅스텐 필라멘트 범용 전자현미경을 넘어, 고성능‧고부가 전자현미경 시장에 진출하기 위해서는 에너지 폭 측정 기술이 반드시 필요하다.

KRISS 연구진은 2019년 자체 시뮬레이션을 기반으로 설계기술을 확보해 2022년 렌즈방식 지연전위 에너지 분석기의 실물 개발에 성공했다. 제작비용이 수백만 원 정도로 저렴하면서도 13.8 meV(밀리전자볼트) 수준의 미세한 에너지 차이를 구분할 수 있는 측정 분해능을 갖췄다.

고가의 주사전자현미경 등 최첨단 연구장비의 성능평가에 활용할 수 있는 수준이다. 크기가 60 mm로 작아, 독립적인 분석기로 사용할 뿐 아니라 현미경 안에 부착해 전자원 성능평가가 가능한 일체형 현미경을 개발하는 데도 사용할 수 있다.

KRISS는 이번 성과로 기존에 운영하던 전자원의 각전류밀도 측정 시험에 더해, 전자원의 에너지 폭 측정 플랫폼을 구축해 8월부터 국내 기업체를 대상으로 시험서비스를 시작했다.

올해 안에 자기장, 소음, 진동 등의 영향에 따른 전자현미경의 영상 분해능 성능평가 플랫폼도 추가로 구축해 종합적인 시험서비스를 제공할 예정이다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
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