顯微鏡歷史

光學顯微鏡的發展歷程

在17世紀後期，荷蘭的安東尼·范·雷文霍克（Antoine van Leeuwenhoek）發明了一種簡單的單透鏡顯微鏡。這一發明與現代放大鏡的結構類似，但放大率超過200倍。這種新型顯微鏡使雷文霍克發現了微生物和精子。

大約在同一時間，英國的羅伯特·虎克（Robert Hooke）也發明了一種複合顯微鏡，有兩個鏡頭組成。虎克利用這種顯微鏡觀察到了木栓組織，由於其相似蜂窩小孔（cell），故將其命名為細胞（cell）。因而誕生了生物學術語“細胞”。

由於兩個鏡頭之間的像差，將兩個鏡頭組合起來會影響精確度，導致複合顯微鏡的解析度低於簡易顯微鏡。

到了19世紀，透過各種方式，大幅提高了顯微鏡的解析度。像差校正是透過使用更好的鏡頭或鏡頭組合來實現的，蔡司和萊茨等德國公司對此大力支持，並為其發展做出了巨大的貢獻。德國的恩斯特·阿貝（Ernst Abbe）為顯微鏡的創新發展奠定了理論和技術基礎，可以說他建立了現代光學顯微鏡的原型。

20世紀湧現出諸多觀察方法。20世紀30年代發明的相位差顯微鏡和20世紀50年代發明的微分干涉對比顯微鏡都有助於人們對透明樣本（如細胞）的高放大率觀察。共焦雷射顯微鏡也是在20世紀50年代發明的，以更清晰的影像標誌著顯微鏡觀察進入了高清時代。螢光顯微鏡在20世紀初隨著螢光染料的進步而發展。

儘管顯微術有這些重大改進，但19世紀的研究人員喬治·艾裡（George Airy）發現了由於光自身的特性，解析度存在上限。不久之後，恩斯特·阿貝（Ernst Abbe）提出了「數值孔徑」的概念，並證明無論鏡頭的性能如何，微觀樣本在可視光下的解析度不超過200 nm，這給放大觀察增加了新的挑戰。

電子顯微鏡的開發

電子顯微鏡突破了光學顯微鏡的局限性，大大提高了解析度，因此可以觀察像原子一樣小的物體。

X射線和電子在19世紀後期被發現，並在1920年代末期提出了電子透鏡理論。隨著短波長光束被用作光源，更高解析度的顯微鏡得到了發展。
德國的恩斯特·魯斯卡（Ernst Ruska）發明了透射電子顯微鏡（TEM），並由西門子公司在1939年研製出第一台商用透射電子顯微鏡。並幾乎同時，開發出了掃描電子顯微鏡（SEM）。
曼弗雷德·阿登納（Manfred Ardenne）在1930年代發明了掃描透射電子顯微鏡（STEM），以此基礎上，弗拉基米爾·佐利金（Vladimir Zworykin）在1940年初開發了現代SEM的原型。但佐利金的SEM解析度較低，劍橋大學的查爾斯·奧特利（Charles Oatley）實驗室在1950年代末繼續開展SEM的研發工作，並由劍橋儀器公司在1965年生產出第一台商用SEM。
電子顯微鏡突破了光學顯微鏡的局限性，大大提高了解析度，因此可以觀察像原子一樣小的物體。
除了解析度的提高外，人們也在提升電子顯微鏡的其他性能。其中一種就是對環境掃描電子顯微鏡的研發。這種顯微鏡將樣本室保持在低真空狀態，以便觀察含水樣本。