过去30年来制约冷冻成像应用的瓶颈主要是冷冻成像和图像处理算法。直到近年，两大革命性的技术突破，使冷冻电镜的应用推到了前所未有的高度，两大技术突破分别是：一是直接电子探测器的发明，二是高分辨图像处理算法的改进。前者从硬件上让电镜的图片质量和信噪比有了质的提升，将冷冻电镜带入了一个以电影的形式快速记录电镜图像的新时代，后者则从软件上将冷冻电镜分辨率推入到了一个全新的高度，甚至让高度柔性动态的样品的高分辨解析变得可能。

分辨率对观测结果的影响（左）不同分辨率对应能测定的分子结构（右）图片来源：Elad Binshtein, Melanie D. Ohi Cryo-Electron Microscopy and theAmazing Race to Atomic Resolution [J]. Biochemistry, 2015, 54: 3133-3141. &尹长城.冷冻电镜在生物医学中的应用. 北京大学蛋白质科学中心课件

与传统的电荷耦合器件相比，最新的技术能够直接把电子抓下来，甚至可以对单个电子进行局部定位，大幅提高电子探测效率。与此同时，高效探测器可以把曝光分解成多次并且保证总电子量不变，将照片变成了拍电影再把这些电影合并成一张近乎于完美的照片，避免了电子束击打生物样品造成的图像漂移和辐射损伤