高解析穿透式電子顯微鏡（high-resolution TEM）
高解析 TEM（HRTEM）就是產生那些著名影像的模式——晶體呈現為整齊的點狀格子，每個點落在一根穿過薄膜的原子柱位置上。它感覺像是原子的直接照片——但弄清楚它究竟是什麼，能保護你不被騙。HRTEM 不像一般繞射對比成像那樣只用一束，而是把孔徑開大，讓許多繞射束通過，並讓它們在影像面重新結合、干涉。波相長之處你得到亮條紋，相消之處得到暗條紋。把晶體對準晶帶軸，這些條紋交會就形成二維的晶格影像。
所以關鍵而誠實的一點是：HRTEM 影像是干涉圖樣，不是原子的字面快照。原子柱究竟在暗背景上呈亮、還是在亮背景上呈暗——甚至那些點是否恰好落在原子柱上——都取決於顯微鏡的焦距、試片厚度與透鏡像差。有一個叫謝澤爾散焦（Scherzer defocus）的特殊設定，對足夠薄的試片，亮（或暗）點確實忠實對應原子柱，這正是操作者瞄準它的原因。但一改焦距，對比就可能反轉；把晶體弄厚，圖樣就可能變成不再單純對應結構的東西。這在形式上由對比轉移函數描述，也就是顯微鏡對哪些空間細節能通過、以何種正負號通過的濾鏡。
正因如此，嚴謹的 HRTEM 工作會把記錄到的影像對照一系列厚度與焦距的電腦模擬，而不是相信肉眼。回報極大：HRTEM 揭示原子面如何在差排核心彎折與終止、兩個晶體如何在界面上縫合、薄膜如何坐落在基板上，以及疊差或雙晶在哪裡打斷了圖樣。像差校正器的出現抵消了大部分透鏡誤差，讓影像遠更能直接判讀，但底層的警惕從未完全消失：晶格影像是相位對比的條紋圖樣，它的點並不自動就是原子。
在謝澤爾散焦下，把極薄的矽晶體沿 [110] 觀察，HRTEM 影像顯示相距 0.14 奈米的成對暗點——矽原子柱著名的「啞鈴」。把焦距改變幾十奈米，同樣這些柱就可能變亮，鮮明地提醒你：那些點是干涉條紋，不是直接拍到的原子。
同樣的原子柱依焦距而呈亮或暗——HRTEM 的對比必須經過詮釋，不能直接讀取。
新手的錯誤是把 HRTEM 晶格影像當作原子的直接照片。它是相位對比的干涉圖樣；點的正負與位置取決於散焦、厚度與像差，所以需要影像模擬才能斷定哪些點是原子。