光敏定位超高光学分辨率显微镜(Photoactivated localization microscopy, PALM)结合多路激光全内反射（TIRFM）、EMCCD成像、单分子定位等技术，能够实现单分子水平的定位和超精细结构的观察。它的基本原理是将荧光分子附著在目标蛋白上，结合全内反射显微镜(TIRFM)和单分子定位算法得到细胞内荧光蛋白纳米级分辨率的精确定位。首先，要用特殊的光激活荧光蛋白标记被观测样品，调节一路用于激活荧光分子的激光器的能量，一次激活少量的荧光分子，通过单分子定位算法从而特异性地精确定位这些荧光分子。确定这些分子的位置后，应用另一路激光器的能量漂白这些分子，使它们不能够被下一轮的激光激活。之后，再一次用两路激光交替的激活－漂白其他的荧光分子，进入下一次循环。这个循环持续上百次后，我们将得到细胞内所有荧光分子的精确定位，最后再将这些分子的图像合成到一张图上，得到一种比传统光学显微镜至少高10倍以上分辨率的显微图像。
