[의학,약학] [의학] 의료기기의 원리와 구조

1. 원리

①SEM(주사전자현미경) - SEM은 고체상태에서 미세조직과 형상을 관찰하는 데 가장 다양 하게 쓰이는 분석기기이다. SEM의 초점심도가 크기 때문에 3차원적인 영상의 관찰이 용 이해서 곡면 혹은 울퉁불퉁한 표면의 영상을 육안으로 관찰하는 것처럼 보여준다. 이 SEM 은 전자가 표본을 통과하는 것이 아니라 표본의 한 점에 집중되면 일차전자만 굴절되고 표 면에서 발생된 이차 전자는 검파기(detector)에 의해 수집된다. 그 결과 생긴 신호들이 여 러 점으로부터 모여들어 음극선관(CRT)에 상을 형성하게 된다. SEM의 특징은 초점이 높은 심도를 이용해서 비교적 큰 표본을 입체적으로 관찰할 수 있다는 것이다. 전자 beam을 시 료 위에 주사시켜서 시료로부터 튀어나온 2차 전자를 모아서 검출한 후 여러 가지 복잡한 기계장치를 거친후 CRT에 영상화 시키는 전자현미경이다. 검출기는 Scintillater 라고도 하 는데 Scintillater로 검출된 2차 전자는 광전 중배관으로 운반되어 여기서 신호가 증폭 된 후 다시 video amplifier 에서 영상신호 증폭을 거친 후 CRT에서 관찰하게 된다.

②TEM(투과전자현미경) - 전자현미경에서의 광원은 높은 진공 상태(1x10-4 이상)에서 고속 으로 가속되는 전자선이다. 전자선이 표본을 투과하여 일련의 electromagnetic field 또는 electrostatic field을 거쳐 형광판이나 사진필름에 초점을 맞추어 투사된다.

2.구조

①SEM - 전자총으로부터 방출된 전자빔을 2개의 자기장형 전자렌즈를 이용해서 100 정도 의 미세한 빔으로 집속하여 시료를 주사하면, 시료에 전자가 도달된 곳으로부터 시료의 물 질이나 형상에 따라 2차전자가 방출되는데 이 2차전자의 신호로 관측용 브라운관의 휘도 를 변화시켜 시료의 미세한 구조가 브라운관 위에 확대되어진다. 시료를 주사하는 전자빔 이 미세하므로 초점심도가 깊고 요철이 심한 시료면에서도 선명한 상을 만들 수 있다.

②TEM - 최상부에 전자빔을 만드는 전자총이 있어 전자빔이 발사된다. 머리핀 모양의 텅 스텐 열음극으로부터 나온 전자빔은 이 음전압에 의해 가속되어 양극 구멍을 통해 집광렌 즈에 들어간다. 전자빔은 집광렌즈로 수렴되어 시료를 조사한다. 전자빔은 대물렌즈에 의해 거의 100배로 확대되어 중간렌즈 바로 위에 제1의 상을 맺게 된다. 제1상의 일부는 중간렌 즈 및 투사렌즈로 확대되어 카메라실의 형광막 위에 상을 맺게 된다. 이 형광막 밑에 사진 건판을 장치해 두는데, 촬영을 할 때는 손잡이로 형광막을 들어올려 전자빔을 직접 건판에 닿도록 한다. 밝기의 조정은 집광렌즈의 여자전류로 조절되는데 약 30만 배의 상을 관찰할 수 있도록 되어 있다. 초점은 대물렌즈의 여자전류를 조절하여 맞춘다. 배율의 가감은 중간 렌즈 또는 투사렌즈에 흐르는 전류를 가감하여 행한다. 전자현미경 내부에 공기가 존재하 면 전자의 진행방향이 변하므로, 내부가 10-5mmHg 정도로 고진공이 되게 해주고 있다. 전 자빔의 파장은 전압에 따라서 변화하므로 가속전압이 변동하면 색수차가 생겨 상이 흐려지 며, 또 촬영 중에 코일전류가 변동하면 렌즈의 초점거리가 변화되므로 상이 선명하지 않게 된다. 그러므로 가속전압이나 각 렌즈의 코일에 흐르는 전류는 변동률이 1/10만 정도로 높 은 안정도가 요구된다.

3.응용