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光学显微镜到扫描式探针显微镜发展历程

早在17世纪虎克发明了第一台的光学显微镜(opticalmicroscope)，观察到植物细胞的构造，并经过长久的光学发展，可以将生物样本的结构看得更清楚。

其后再藉助电脑与压电扫描器製作技术的进步，更有共轭焦显微镜(confocal microscope)的发明，大大提升了光学显微镜在Ｚ轴上的解析度，且配合萤光染色技术可对细胞膜上或胞内的分子做定性与定量上的量测，但其解析度仍受到Abbe障碍(Ernst Abbe, 1840~1905, 解析度为观测光源波长之半)的限制只能达到0.2 µm。此光学的极限在1934年Emst Ruska发明了以电子束为光源的

电子显微镜才得以解决，并得以截取许多极微观世界的资料与分子结构的观察。但这种必须以一次电子穿透(穿透式电子显微镜，TEM)或二次电子反射(扫描式电子显微镜，SEM)的显微技术，则须透过将试样乾燥后镀金甚至切片的前处理后，置于真空中才能观测，显然这样的试片製备程序在在会破坏生物样本的原有结构，而无法得到生物样本在含水状态下的真实特性。

到了1980年初期，扫描式穿隧电流显微镜 (scanning tunneling microscopy,STM)的发明则将显微镜的解析度提高到原子等级，其后更有利用原子间作用力呈像的原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)被发明，由于AFM具有可在液相、气相中操作且样本不需複杂前处理的特性，被广泛的应用在生物样本型态学的研究，且其力学量测的功能更被视为量测软组织或分子间机械特性的利器。近年更有多种利用不同原理开发出来藉以评估样本表面电性与磁性分布的显微镜问世，这些利用探针扫描样本表面的显微镜都统称为扫描式探针显微镜(scanning probe microscopy, 扫描探针显微镜)。表1列出四种主要显微镜对表面量测的特性