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현미경
현미경(顯微鏡, Microscope)은 안경, 망원경 등과 같이 특정 물체를 확대해서 볼 수 있는 기계이다. 육안으로 확인하기 힘들 정도로 미세한 물체(미생물, 근육조직이나 세포 등)을 보는 데 쓰는 물건이다.
학교(주로 대학교) 및 연구소, 병원 등지에서 교육・연구・치료 목적으로 사용하고 있다.
목차
개요
현미경은 눈으로는 볼 수 없을 만큼 작은 물체나 물질을 확대하여 관찰하는 장치이다. 일반적으로 '현미경'이라 하면 광학 현미경을 가리키는 경우가 많다. 대물렌즈, 접안렌즈, 조명 장치 따위로 된 광학 현미경 외에 금속 현미경, 위상차 현미경, 편광 현미경, 적외선 현미경, 자외선 현미경, 전자 현미경 등이 있다. 제1세대 광학 현미경, 제2세대 전자 현미경, 제3세대 원자 현미경으로 발전했다.
역사
현미경에 관한 기록은 AD 1000년경 그리스와 로마시대의 렌즈의 사용때부터이다. 미세한 사물을 확대하기 위하여 렌즈를 사용하였지만 현재로서는 그 기원을 밝히기에는 기록이 부족하다. 다만 현재의 현미경과 같은 구조를 지닌 현미경(Multiple lens)을 발명한 사람은 1590년대의 네덜란드인 얀센(Zacharias Jansen)과 John Lipperhey이다. 당시의 발명품은 주로 해양탐사를 위해 사용되어 그 형태는 망원경의 모습을 하고 있었다.
이후에 현미경 기술에 지대한 발전을 미친것이 바로 렌즈의 가공 기술인데 반세기 후의 현미경은 17세기 네덜란드인 안토니 판 레이우엔훅(Anthony van Leeuwenhoek :1632 ~ 1723)와 영국인 로버트 훅 (Robert Hooke :1635 ~ 1703)에 의해 현재의 현미경의 모태가 되었으며 이들은 짧은 초점거리(焦點距離, focal length - 렌즈의 중심축과 초점이 맺히는 부분까지의 거리)를 지닌 렌즈가 배율을 결정짓는 중요한 요소라는 것을 발견하였다. 그들은 또한 순도가 높은 석영을 가공하여 유리를 만들어 렌즈를 제조하였으며 현미경 화상을 불명확하게 만드는 색수차(chromatic aberration - 빛이 지니고 있는 각각의 고유한 파장 때문에 생기는 현상)도 발견하게 된다. 색수차에 관해서는 다음에 나오는 렌즈의 특성에서 설명되어 있다.
1758년 존 달라드 (John Dollard)는 색수차 현상을 제거시킨 색지움 렌즈(achromatic lens)를 특허 신청했으며 1930년대까지 대부분의 현미경에서 achromatic lens를 사용하게 된다. 17세기 이후 1882년부터 독일의 광학 기술자인 칼자이스(Carl Zeiss)가 렌즈 가공기술을 개발하면서부터 현미경의 기술이 급속도로 발전하게 되었다. 이후 20세기에 들어서면서 의학,재료,금속,신소재,환경등 수많은 분야에서 현미경이 쓰여져 과학과 의학분야에서 눈부신 활약을 하게 된다. 최근에는 반도체, 신소재 분야에서 표본의 미세구조를 관찰하고 측정하는데 사용되기도 한다.
원리
현미경은 원래 2개의 렌즈의 결합으로 구성되어 있다. 대물렌즈는 초점거리가 극히 짧은 렌즈이며 물체가 확대된 실상을 만들고, 접안렌즈는 그것을 보는 확대경이다. 대물렌즈는 물체를 대한다고 해서 대물렌즈이고, 접안렌즈는 눈과 접해 있다 하여 접안렌즈라고 한다. 대물렌즈와 접안렌즈는 1개의 원통의 양단에 장치되며, 그 원통의 길이는 기계통 길이라고 불린다. 현미경의 배율은 대물렌즈의 배율과 접안렌즈의 배율을 곱하여 셈할 수 있으며, 그 배율의 수치는 렌즈에 새겨져 있다.
현미경의 능력은 그 배율과 식별할 수 있는 최소의 간격, 즉 분해능으로 결정된다. 이 크기는 빛의 회절에 의해 결정되며, 분해능(d)은 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.
이 중 n은 굴절률(refractive index)이고, λ는 사용하는 광선의 파장이다. α는 대물렌즈에 입사하는 광선과 렌즈의 광축의 최대각이다. 또한 여기서 는 개구수(numerical aperture)라고 하며, 대물렌즈의 원통에 배율과 함께 새겨져 있다.
현미경은 확대율이 크기 때문에 상이 어두워서 특별한 조명장치가 필요하다. 생물 표본 등의 투과성이 있는 물체에 대해서는 재물대 밑에 집광렌즈를 두어 투과조명을 하게 마련이지만 쇠붙이 등의 불투명한 표본인 경우에는 대물렌즈를 집광렌즈에 대응하여 반사조명을 하게 된다.
구조
- 경통 - 접안렌즈와 대물렌즈를 연결하는 원통이며 대물렌즈로 들어오는 빛이 지나가는 통로이다.
- 조동나사 - 경통 또는 재물대를 위아래로 크게 움직이며 상을 찾는데 사용된다. 프레파라트와 대물렌즈 사이를 조절한다.
- 미동나사 - 초점을 정확하게 맞출 때 사용된다.
- 접안렌즈- 눈으로 들여다보는 렌즈로 저배율일수록 길이가 길다. 경통의 위쪽에서 빼어 교환한다.
- 대물렌즈 - 프레파라트에 접하는 렌즈로 저배율일수록 길이가 짧다. 회전판을 돌려서 교환한다.
- 회전판 - 보통 대물렌즈가 세 개일 경우 배율을 바꿀 때 사용한다.
- 재물대 - 프레파라트를 올려 놓는 판으로 중앙에 구멍이 뚫려 있어 빛이 통과된다.
- 조리개(집광기) - 렌즈로 들어오는 빛의 양과 조리개 구멍의 크기를 조절하여 상의 밝기를 조절하는 장치이다.
- 클립 - 재물대 위에 있으며 프레파라트가 움직이지 않게 고정하는 장치이다.
- 반사경 - 빛을 반사시켜 대물렌즈로 보내는 거울 역할을 한다. 한 쪽은 평면거울, 다른 쪽은 오목거울로 되어 있다. 거울 대신 전등으로 대체하기도 한다.
- 프레파라트 - 관찰하려는 재료를 슬라이드글라스와 커버글라스 사이에 넣어 만든 표본이다.
- y축 나사 x축 나사 - 재물대를 이동 시키는 나사
- 표본 파손 방지장치 - 표본이 파손되는것을 방지한다.
사용법
사용법은 다음과 같다.
- 접안 렌즈를 들여다보면서 시야가 가장 밝게 보이도록 반사경을 움직인다.
- 프레파라트를 재물대 위에 올려 놓고, 클립으로 슬라이드 글라스를 고정시킨다.
- 옆으로 보면서 조동나사를 돌려 재물대를 위로 올린다. 이어서 접안 렌즈를 들여다보면서 재물대를 천천히 내려 가며 선명하게 보이는 곳에서 멈춘다. 미동나사를 이용하여 더 자세히 초점을 맞춘다.
- 초점이 안 맞으면 대물렌즈를 바꾸어 초점을 맞추어 본다.
- 선명하게 보일 때 프레파라트를 조심스럽게 움직여 관찰할 곳을 찾는다.
종류
시료를 어떻게 관찰하느냐에 따라서 광학 현미경과 전자 현미경, 주사탐침 현미경으로 구분된다. 흔히들 광학 현미경을 1세대 현미경, 전자 현미경을 2세대 현미경, 주사탐침 현미경을 3세대 현미경으로 분류하기도 한다.
'광학 현미경(optical microscope)',은 빛을 이용하여 시료를 관찰하는 현미경이다. 빛을 관측하는 방식을 기준으로는 일반적으로 반사 또는 투과된 빛을 그대로 관측하는 광학현미경 외에도 편광필터가 추가된 편광 현미경, 빛의 회절현상을 이용하여 투명한 시료의 관찰을 용이하게 한 위상차현미경, 레이저 광원을 이용하여 형광을 띠는 시료의 3차원 구조를 스캔할 수 있는 CLSM등 많은 종류가 있다. 일반적으로 가시광선 영역의 빛을 많이 이용하지만 더 좋은 분해능을 얻기 위해 X선 등 더 짧은 영역의 빛을 사용하기도 한다.
빛 외에 물질을 사용하여 관측을 하는 현미경도 있으며, 전자를 이용하는 '전자 현미경(electron microscope)'이 대표적이다. 주사전자 현미경과 투과전자 현미경으로 구분된다. 고도의 기술이 적용된(즉 아주 비싼) 투과전자 현미경의 경우 아예 탄소 원자를 직접 보는 수준의 배율을 가지고 있다.
주사탐침 현미경(scanning tunneling microscope)은 두 현미경과는 다르게 시료 표면을 더듬는 방법으로 시료 표면을 3차원 적으로 관찰한다. 진공이 아닌 조건에서도 전자 현미경 수준의 높은 배율을 가지고 있으며, 진공조건에서는 그보다도 작은 원자 수준의 관찰도 가능하다.
광학 현미경
보통 사람들이 현미경이라고 하면 이 현미경을 떠올리고 실제로 전공자라도 대학원생이 되기 전엔 이 현미경만 만져보는 일도 허다하다. 현미경의 시초가 바로 이 광학 현미경이고 빛만 있으면 물체를 볼 수 있어서 물체 관찰에 큰 제약이 없다. 다만 전자 현미경과는 다르게 빛으로 물체를 보는 일이기에 사용하는 빛의 파장의 길이 이하의 대상은 관찰할 수 없다. 배율은 1000배 정도가 한계이나, 광학 현미경의 일종인 CLSM의 경우 적절한 시료 전처리와 HW/SW적 도움을 통해 5000배 이상의 배율을 가진 것들도 있다.
초등학생들도 만지는 현미경이라고 별 기능 없을 줄 아는 사람이 많지만 비싼 건 의외로 기능이 좋아서 멀티 포커스 기능으로 화면전체가 뚜렷하게 보이는 것과 같이 갖가지 신기한 기능이 있다. 종류로는 난자 등의 큰 세포나 매우 작은 생물을 볼 때 쓰는 실체현미경, 위상차를 이용해 입체적으로 볼 수 있는 위상차 현미경, 컴퓨터에 연결해서 보는 usb현미경 등 많다.
유명한 제조사로는 라이카, 올림푸스, 니콘, 자이스 등이 있다.
현미경의 종류는 그 발전 방향에 따라서 여러 가지로 나뉘게 된다. 일반적으로는 현미경은 더 작은 걸 잘 확대만 하면 되지 않느냐. 라고 생각하기 쉽지만, 다양한 요구와 그에 따른 다양한 개발 방향이 존재 하는 것. 해상도가 높은 현미경, 샘플을 절개하지 않고도 안쪽의 영상을 얻을 수 있는 현미경, 해상도는 유지 하면서 더 넓은 영역을 촬영하는 현미경, 촬영 속도가 빠른 현미경, 내가 원하는 특정 물질이나 조직만을 보는 현미경, 생물체를 살아 있는 그대로 촬영 할 수 있는 현미경 등등 수십 가지 요구가 있고, 아래에 나열되는 다양한 현미경들은 그 니즈를 만족시키기 위해 과학자들이 열심히 노력한 결과이다. 모든 걸 만족시키는 데우스엑스마키나는 없으니 내가 원하는 용도에 따라 적절한 현미경을 사용하는 것이 중요하다.
편광 현미경
일반인이라면 고등학교 지구과학II 시간에 처음보게 되는 현미경일 것이다. 대부분 광물을 박편의 형태로 만들어 관찰하는 용도로 사용한다.
현미경의 이름에서 알 수 있듯이 빛의 편광을 이용한다. 빛을 장치를 통해 특정한 방향으로만 진동하게 만들어 재물대 위의 물체를 통과하여 나오는 빛을 보는 것. 현미경마다 작동원리가 조금씩 다르지만 기본적인 작동원리는 다음과 같다. 현미경 제일 아래의 광원에서 나오는 빛을 NS방향의 하부 편광판을 통과하게 만들어 편광시킨다. 이후 재물대 위의 박편을 통과하며 광물의 광학적 특성에 따라 빛의 특성이 달라지게 된다. 이후 이 빛을 직접관찰하게되면 이를 개방니콜이라하며 추가적으로 EW방향의 상부 편광판을 넣어서 관찰하면 이를 직교니콜이라 한다. 개방니콜에서 관찰할 수 있는 현상과 직교니콜에서 관찰할 수 있는 현상이 다르며, 이를 통하여 광물의 특성을 파악한다.
이 밖에도 추가적인 장치를 설치하여 광물의 다양한 특성을 파악하고 있다.
암시야 현미경
위상차 현미경 (Phase microscopy)
- 정량적 위상차 현미경 (Quantitative phase microscopy)
빛의 세기 정보를 이용하는 기존의 위상차 현미경과 달리, 시료를 거친 빛의 "phase delay"를 검출하여 영상화하는 기술로 아직 개발중이다.
크게는 두 가지 방법으로 나뉘며, 시료를 투과한 빛을 편광시켜 정보를 얻는 편광법과 시료에 빛을 반사시켜 정보를 얻는 반사법이 있다.
- 편광 위상차 현미경(Polarization phase microscopy)
빛을 면역 형광법으로 태깅한 시료에 투과시키면 세포의 구성에 따라 빛의 굴절율이 달라지는데, 이를 편광시켜 디지털 홀로그래피를 이용해 영상화하는 기술이다.
반사법에 비해 측정이 쉽고, 전체적인 신호가 강하다는 장점이 있다.
- 반사 위상차 현미경 (Reflection phase microscopy)
편광법에 비해 좀 더 복잡하지만, 대신 민감도가 100배 가까이 높아 살아있는 세포의 활동을 3차원으로 나노미터 스케일까지 관찰할 수 있다는 것이 장점이다.
간섭 현미경
형광현미경 (Fluorescence microscopy)
현재 새로이 개발되는 생체현미경의 대부분은 형광을 기반으로 개발되고 있다. 시료에 형광표지를 태깅하여 일정한 파장의 빛을 쪼이면 형광 신호가 검출되며, 이를 통해 특정 분자 혹은 생체조직, 세포의 추적이 유리하기 때문이다.
크게 비면역 형광법과 면역 형광법으로 나뉘며, 면역 형광법이 자주 쓰인다.
- 공초점 현미경(Confocal microscopy)
공초점 현미경에서 '공초점'이란 pinhole을 의미한다. 일반적으로 현미경이나 카메라 같은 광학기기를 사용해 본 사람이라면 초점에서 벗어난 부분의 상은 흐릿하게 나오는 것을 알 수 있다. 이는 빛이 초점에 모이지 않아 상이 흐려지는것이다. 공초점 현미경은 초점 위치에 작은 pinhole(구멍)을 두어 초점에 모이지 않은 빛은 막고, 초점에 맞는 빛만 통과 시킨다. 이로써 깨끗하게 초점이 맞는 상 만을 획득하는 기술이 공초점 기술이다. 이 기술의 장점은 기존 광학 현미경과는 다르게 깊이 구분이 가능하다는 것이다. 이 때문에 샘플 안쪽에 초점이 맞춰지더라도 초점이 맞지 않는 신호를 제거하고 초점에 맞는 신호만 받아들여 '투과'가 가능하다는 점. 샘플에 따라 다르지만 생체 샘플이라면 수십~백 마이크로미터 정도의 투과도를 보인다. 이것이 공초점 현미경의 가장 큰 의의라고 할 수 있다. 일전까지의 현미경들은 특정 세포를 관찰하기 위해서 그 세포의 위에 존재하는 다른 세포나 조직들을 모두 걷어내야 했다. 공초점 현미경은 이를 극복한 것이다.
광원으로 사용하는 빛의 '반사'를 측정하느냐, 광원에 의해 발행한 '형광'을 측정하느냐에 따라 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경으로 구분한다.
공초점 현미경은 한 점 한점의 신호를 획득하기 때문에 2차원 영상을 바로 만들어 내지는 못하기 때문에 일반적으로 XY 축 스케너나 Lens array를 이용하여 2차원 영상으로 재구성한다. 초점을 Z축 방향으로 움직이면서 XY촬영을 하면 이를 3D로 재구성 가능하다
- 공초점 레이저 주사현미경(CLSM) : 단일파장 레이저 광원과 핀홀, CCD등의 장치의 도움을 받아 레이저 광원에 의해서 형광을 띠는 시료를 3차원적으로 관찰 할 수 있게 해주는 현미경. 레이저 광원은 렌즈와 수직인 위치에서 시료로 조사되며, 이 레이저에 의해 시료 내 형광물질이 발광하면, 이 빛을 이색성 거울이 달린 현미경을 통해서 수집한다. 이러면 평범한 현광현미경과 다를 바가 없지만, CLSM의 현미경부에는 핀홀이라는 것이 존재해서 시료의 한 점에 있는 빛만을 수집한다. 이렇게 해서는 전체 이미지를 알 수 없기 때문에 현미경의 초점은 시료를 2차원 혹은 3차원으로 스캔하고, 이를 재구성하여 이미지를 만들어낸다. 주로 세포를 연구하는 연구실에서 사용한다.
- 반사 공초점 현미경(RCM: Reflectance confocal microscopy) : 반사 공초점 현미경은 형광현미경은 아니지만, 공초점 현미경과 원리적으로 비슷하므로 이곳에 표기
- 빛 시트 현미경(LSM
- Light sheet microscopy)
- 격자 시트광 현미경(Lattice light-sheet Microscope) : 세포내에서 벌어지는 생명현상을 세포 손상 없이 보다 높은 해상도로 관찰할 수 있는 새로운 종류의 현미경. 기존 형광현미경에서의 레이저에 의한 시료 손상을 최소화 하기 위해서 시료를 아주 얇고 약한 레이저 시트가 훓게하고, 현미경은 레이저 시트가 지나가는 부분의 형광항체의 빛을 수집한다. 이렇게 함으로서 레이저에 의한 시료 손상이 최소화 할 뿐만 아니라 주변 빛에 의해서 상이 흔들리는것도 최소화 할 수 있다.
- 개발자인 에릭 베치그(Eric Betzig)는 관련 논문으로 노벨 화학상을 수상하였는데 아기 유모차를 밀다가 떠오른 논문이라고 한다. 근데 당사자는 공돌이라 화학을 전혀 모르지만 원래 물리학을 공부한 것이 분자간의 거리를 어떻게 측정하느냐에 대한 아이디어에 도움이 되어 논문을 낼 수 있었고 그 아이디어를 구현한 PALM[3]이라는 현미경까지의 업적 덕분에 수상했다.여러분 물리를 합시다 물리를! PLAM이라는 현미경도 성에 차지 않아 좌절하다가 같은 연구소 동료인 맷 구스타프손 (Mats Gustafsson)이 시작했던 SIM microscope를 만드는 프로젝트를 맷이 사망 후 인계 받아 업그레이드 시켜 격자 시트광 현미경을 완성시켰다. 원래 물리학을 공부했었던 현미경 공학 덕후의 꿈을 위한 현미경 개발에 대한 아이디어와 구현을 통한 화학적 기여로 수상한 셈이다. 이를 통해 에릭 베치그와 함께 연구했던 사람들은 세포의 복잡성과 역동성을 실시간으로 관찰할 수 있는 도구를 생물학자들에게 선사해주었다.
전자 현미경
현미경의 해상력(분해능)은 빛의 파장에 의해서도 결정되는데, 광학 현미경의 가시광선 파장대로는 일정 수준 이상의 해상력을 얻을 수 없다 그래서 빛 대신 전자를 통해 상을 얻는 현미경이 전자 현미경이다. 전자 현미경은 일상에서 볼 수 있는 양자역학의 산물이라고 할 수 있는데, 전자 현미경이 가용한 이유 자체가 물질파 이론에 의해 전자가 파동성을 갖기 때문이다. 이 전자 간 격차는 당연히 기존 광학 현미경에 사용되는 가시광선 파장보다 매우 짧기 때문에 좋은 전자 현미경의 경우 원자까지 보는 것이 가능하다.
다만 관찰을 위해 세포를 무조건 "고정"시켜야 하는, 달리 말하자면 죽은 세포만 관찰이 가능하다는 단점이 있다. 일반적으로는 세포를 살아있는 상태 그대로 관찰 가능한 광학 현미경에 비해 큰 단점.
크게 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 나뉜다. 우리가 전자 현미경이라면서 보는 표면 사진은 주사 전자 현미경(SEM)으로 보는 것이다. TEM은 X선 사진과 유사하다 생각하면 된다.
전자빔이 시료에 부딪히면(투과되면) 전자가 원자들과 상호작용을 하면서 2차 전자(SE), 후방 산란 전자(BSE, EBSD, etc.), X선(EDS, WDS, etc), 오제 전자, 음극선 발광(CL), 전자 에너지 손실(EELS, etc) 등 다양한 전자기파와 현상이 나타나게 되며 이들은 전자현미경을 이용한 다양한 분석법에 활용된다. 다만, 전자현미경에서 상술한 현상을 이용해 분석을 수행하려면 사용하는 전자현미경에 해당 신호를 검출할 수 있는 검출기가 장착되어 있어야 한다 [6]. 즉, 전자현미경에는 전자빔에 의해 발생하는 다양한 현상들을 분석하기 위한 장비들이 부착될 수 있으며, 이런 장치들이 많이 부착되어 있는 현미경일수록 현미경 한 대로 다양한 분석을 수행할 수 있고 그만큼 가격도 비싸지게 된다.
유명한 제조사로는 FEI, 자이스, 테스칸, 지올 , 히타치 , 한국에는 코셈이 있다. 과거엔 Leica도 있었다.
주사 탐침 현미경(Scanning Probe Microscope, SPM)
전자 현미경과는 다르게 매우 작은 탐침(Probe)를 이용하여 시료의 표면을 관측하는 장비로, 현미경의 분류 안에서는 그 역사가 가장 짧다. 탐침을 주사한다는 의미에서는 같으나 관측하는 방식에 따라 크게 주사 터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscope, STM)과 원자간 힘 현미경(Atomic Force Microscope, AFM. 줄여서 원자현미경이라고 칭하는 경우도 종종 있다)으로 나뉜다.
주사 터널링 현미경(STM)
Scanning Tunneling Microscope (STM)은 바이어스 전압이 걸린 탐침을 시료 표면 위로 움직여 전자 터널링 현상에 의한 터널링 전류를 읽는다. 탐침과 시료 사이에서 일정한 전류가 흐르도록 실시간으로 탐침의 Z축 위치를 조정하기 때문에, 탐침과 표면 사이의 거리가 가까워지면 전류가 급증하는 것을 이용해 표면의 모양을 그릴 수 있다. 단일 원자 수준의 크기를 관찰 가능하지만, 충분한 양의 전류가 흐르는 도체 물질만 측정 가능하다.
STM은 기본적으로 전자의 분포를 보는 것이기 때문에, 전자가 비편재화된 경우 원자가 뚜렷하게 보이는 대신 전자 분포가 보인다. 대표적인 경우가 그래핀.
여담으로, 주사 터널링 현미경을 주제로 한 기술 지문이 2019학년도 대학수학능력시험 9월 모의평가 국어영역에서 독서 지문으로 출제되었다.
원자간 힘 현미경(AFM)
Atomic Force Microscope (AFM)은 주사 터널링 현미경이 도체에만 적용가능한 것과 달리, 부도체에도 사용할 수 있으며 대기 중이라면 온도를 크게 타지 않고, 심지어는 용액 속에서도 측정이 가능하다. 일반적으로 분해능은 STM보다 비교적 떨어지지만, 복잡한 장비와 초고진공 조건을 요구하는 STM과 달리 간단한 구조로 가격이 비교적 저렴하면서도, 다양한 시료에서 사용이 가능하기 때문에 많은 연구에서 사용되어지고 있다.
측정모드로는 현미경의 캔틸레버(Cantilever)에 달린 매우 작은 팁이 표면과 매우 밀접한 채로(0.5nm 이하) 물체간 발생하는 척력 또는 마찰력을 활용해 측정하는 Contact mode, 그보다 조금 먼 상태(0.5~2nm)에서 현미경 팁의 고유 진동수 변화를 통해 측정하는 Tapping mode, 팁과 원자 간의 반 데르 발스 힘을 이용하여 측정하는 Non-contact mode가 있다. 현대에는 일반적으로는 Tapping mode가 가장 많이 이용되지만 목적에 따라 모드를 달리할 수 있다. 현대에 들어 전자현미경과 함께 가장 많이 이용되고 최근 향상된 성능으로 인해 펜타센 분자(폴리아센참고)를 마치 장난감 모형처럼 찍어낼 정도로 분해능이 좋아졌다. 같은 펜타센을 STM으로 측정하면 펜타센의 전자분포만 보여줄 뿐 분자의 형태는 알 수가 없었다. 물론 분자정도의 해상도를 찍으려면 특수한 AFM이 필요하다. 보통의 AFM은 0.5~1 nm(x,y,z축마다 조금씩 다르지만)의 분해능을 가지고 있다.
주요 제조 회사로는 Asylum Research (영국), Nanosurf (스위스), Veeco (미국), Bruker (미국), Agilent (미국), Carl Zeiss (독일), Park Systems (한국, 의외로 AFM 강국이다) 등이 있다. 주요 악세사리에 따라서 가격이 천차만별이다. 어떠한 환경에서 어떤 샘플을 찍느냐에 따라 완전히 달라진다. 일반적인 AFM은 테이블 위에 올려놓을 정도의 크기지만 고진공 시스템을 사용하는 경우 전체 장비가 방 한칸을 모두 차지한다.
동영상
참고자료
같이 보기
