光学显微镜与非光学显微镜的定义区别是光学显微镜一般由载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构组成。载物台用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构，使载物台作粗调和微调的升降运动，使被观察物体调焦清晰成象。它的上层可以在水平面内沿作精密移动和转动，一般都把被观察的部位调放到视场中心。
电子显微镜：1924年法国物理学德布罗意（DeBroglie, Louis victor 1892 – 1987）指出，微观粒子除了具有粒子性外，还具有波动性，并且能量越大，波长越短，由此科学家便把目光投向了电子。如果能用高能电子束代替光束，而电子束的波长远小于光束的波长，那么不就可以大大提高显微镜的分辨力了吗？在20世纪20年代末，鲁斯卡（Ruska, Ernst）经过多次实验探索，利用电磁场控制电子束的运动方向，将通过样品，带有样品微观结构信息的电子束再打到荧光屏或照相底片上，形成分辨率极高的图像。终于在1933年研制成功世界上第一台电子显微镜，开创了人类研究微观世界的新纪元。鲁斯卡因此分享了1986年的诺贝尔物理学奖。但电子显微镜存在着很多不足，高速电子容易透入物质深处，低速电子又容易被样品的电磁场偏折，故电子显微镜很少能对表面结构有所揭示，表面物理的迅速发展又急需一种能够观测物质表面结构的显微术，因此80年代诞生了第三代显微镜即扫描隧道显微镜。
扫描隧道显微镜：扫描隧道显微镜的出现，使人类能够实时观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质，扫描隧道显微镜因其可直接观察物体表面原子结构而不会对样品表面造成任何损伤，而被广泛应用于表面科学、材料科学、生命科学等领域，并成为钠米加工的关键技术。扫描隧道显微镜不仅可以在各种样品表面上进行直接刻写、光刻以及诱导淀积和刻蚀等，它还可以把吸附在表面上的吸附质如金属小颗粒、原子团及单个原子等从表面某处移向另一处，即对这些小颗粒进行操作。STM在这些方面的应用为用不同材料的微小粒子来构造器件的研究提供了有用的工具，它还可用来研究粒子之间或粒子与衬底间的相互作用，甚至有可能用一个个原子构造分子或者把分子分解成一个个原子。
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