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恩斯特·阿貝最開始指出，對物體細節的分辨率受到用于成像的光波波長的限制，因此使用光學顯微鏡僅能對微米級的結構進行放大觀察。通過使用由奧古斯特·柯勒和莫里茨·馮·羅爾研制的紫外光顯微鏡，可以將極限分辨率提升約一倍。然而，由于常用的玻璃會吸收紫外線，這種方法需要更昂貴的石英光學元件。當時人們認為由于光學波長的限制，無法得到亞微米分辨率的圖像。
1858年，尤利烏斯·普呂克認識到可以通過使用磁場來使陰極射線彎曲。這個效應早在1897年就由曾經被費迪南德·布勞恩用來制造一種被稱為陰極射線示波器的測量設備，而實際上早在1891年，里克就認識到使用磁場可以使陰極射線聚焦。后來，漢斯·布斯在1926年發表了他的工作，證明了制鏡者方程在適當的條件下可以用于電子射線。
1928年，柏林科技大學的高電壓技術教授阿道夫·馬蒂亞斯讓馬克斯·克諾爾來領導一個研究小組來改進陰極射線示波器。這個研究小組由幾個博士生組成，這些博士生包括恩斯特·魯斯卡和博多·馮·博里斯。這組研究人員考慮了透鏡設計和示波器的列排列，試圖通過這種方式來找到更好的示波器設計方案，同時研制可以用于產生低放大倍數(接近1:1)的電子光學原件。1931年，這個研究組成功的產生了在陽極光圈上放置的網格的電子放大圖像。這個設備使用了兩個磁透鏡來達到更高的放大倍數，因此被稱為第一臺電子顯微鏡。在同一年，西門子公司的研究室主任萊因霍爾德·盧登堡提出了電子顯微鏡的靜電透鏡。
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