귀금속 보석공예사, 보석디자인 전공 등 보석 감정사 요점 정리 66. 주사전자 현미경

66. 주사전자 현미경

 

인간의 눈 안에 있는 수정체가 분간할 수 있는 한계는 보통 0.1㎜이다. 더 작은 물질
을 관찰하려면 대상 물질을 확대해야 한다. 따라서 보다 미세한 것들을 확대 관찰하는
수단으로서 아주 단순한 확대경에서부터 정밀도가 높은 광학 렌즈를 사용하는 광학 현
미경이 주로 사용되어 왔다.
그러나 광학 현미경은 가시광선을 사용하여 영상을 형성하기 때문에 1,000배 정도의
배율과 0.2㎛ 정도의 분해능의 한계를 지니고 있다. 보다 미세한 구조의 유기물, 무기
물, 금속 또는 이들의 복합체 형상과 구조에 대한 정확한 정보와 이해의 필요가 전자 현
미경을 탄생시키게 하였다.
주사전자 현미경(scanning electron microscopy : SEM)은 고체 상태에서 작은 크기
의 미세 조직과 형상을 관찰할 때 사용되는 현미경으로서 초점 심도가 높아서 복잡한 표
면 구조나 결정 외형 등의 입체적인 형상을 높은 배율로 관찰할 수 있는 분석 장비이다
[그림 4-1].

오늘날에는 재료분야의 연구 및 의학, 생물학에서도 없어서는 안 될 필수 불가결한
장비가 되었으며, 특히 의학, 생물학 분야에서 주사전자 현미경이 끼친 영향은 너무나 크
기 때문에 지난 20세기에 발명된 연구 장비 중 가장 값진 것 중의 하나로 평가되고 있다.

 

주사전자 현미경(SEM) 분석 장비

보석에의 활용으로는 진주의 표면구조 및 진주층과 유기질의 관찰, 오팔의 결정구조
등 다양한 보석의 표면구조를 관찰하는데 사용된다. 진주는 일반적으로 핵(核)과 핵 위
에 맨틀 세포의 세포분열로 인하여 생성된 단백질 층인 콘키올린, 칼사이트(방해석), 아
라고나이트로 구성되어 있다. 이 중 진주층은 [그림 4-2]와 같이 아라고나이트 판상으
로 적층(積層)을 이룬 구조를 하고 있다. [그림 4-3]은 오팔을 SEM으로 촬영한 것이다.
천연과 합성 오팔에서 일반적으로 볼 수 있는 구조로서 실리카 구형(球形)이 적층으로
쌓여 있음을 볼 수 있다.

주사전자 현미경으로 관찰된 진주층이아라고나이트의 판상으로 쌓여 있는 모습(5,000배)

주사전자 현미경으로 관찰된 오팔 내의실리카 구형이 적층으로 쌓여 있는 모습(25,000배)