俗話說“耳聽為虛，眼見為實”。然而，人眼的分辨率是存在極限的，一般情況下指在正常光線條件下肉眼可以分辨的近物點的距離。通常認為在 250 mm 的距離上，分辨率為 0.2 mm。為了能夠更好地探索微觀世界奧秘，人們開始借助工具來實現這一目的。
首先出現的是光學顯微鏡。早在兩千多年之前，人們就發現了可以通過球狀的透明體來觀察微觀物體。直到 17 世紀 70 年代，荷蘭的列文 · 虎克制成了單組元放大鏡式的高倍顯微鏡，其中有 9 臺一直保存至今。
列文·虎克和他研制的光學顯微鏡
毫無疑問，光學顯微鏡的出現提高了人們認識世界的微觀尺度。隨著光學顯微鏡技術的不斷提升，逐漸出現了偏光顯微術，干涉顯微術等。然而，光學顯微鏡的分辨率也存在極限，其分辨率主要取決于入射光的波長，可以根據公式計算：
當使用藍綠光作為照明源，λ = 450 - 570 nm，此時分辨率約為 d = 250 nm，即使使用波長更短的紫光，其分辨率為 d = 200 nm。
隨著科技的發展，光學顯微鏡的分辨率已經無法滿足人們探索更加微觀物體的觀測需求。此時，電子顯微鏡逐步在光學和力學發展的基礎上建立起來。
電子顯微鏡又可以分為透射電子顯微鏡（TEM）以及掃描電子顯微鏡（SEM）。
透射電鏡
根據上述公式可以知道波長越短分辨率越高。1932 年 Ruska 發明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡，電子束的波長比可見光和紫外光短，并且電子束的波長與發射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前 TEM 的分辨率可達 0.2 nm。
掃描電鏡
主要是依據電子與物質的相互作用，使入射電子轟擊物體表面，激發出二次電子，俄歇電子，特征 X 射線，連續 X 射線，背散射電子，透射電子等。SEM 中的各類檢測器可以根據不同信息的產生機理得到有關物質的微觀形貌信息；通過采集 X 射線，可以得到物體的化學成分信息。
對于 SEM 分辨率的定義更多的是使用邊緣化分辨率，邊緣分辨率量化了一個理想明暗邊界的成像銳利度。邊緣分辨率用 d35%-65% 表示, 它是指信號從 35% 增加到 65% 的間距。
飛納臺式掃描電鏡（Phenom SEM）新發布的臺式場發射掃描電鏡的分辨率可以達到 2.5 nm。毫無疑問 Phenom 是人們探索微觀世界的又一利器。
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