穿透式電子顯微鏡（transmission electron microscope）

穿透式電子顯微鏡（TEM）讓電子束「穿透」一片極薄的材料切片，並以穿出另一側的電子形成影像——就像把燈光透過一張 35 毫米幻燈片，只是換成電子束。由於它一路看穿薄膜，又因電子的解析度遠勝光線，TEM 可達原子尺度：能直接成像單一差排、微小析出物，甚至一排排原子。

難處在於樣品：電子會被任何厚實物體吸收，因此試樣必須薄化到遠小於 200 奈米——常在 100 奈米左右——靠仔細研磨加離子研磨或電解拋光完成，是一項緩慢而講究技術的工作。當薄晶體的取向使它強烈繞射電子束時，抵達螢幕的電子變少、該區看起來較暗；差排與應變場會彎折鄰近晶面，因而投出暗色線條與點，這就是你如何真的看見僅數個原子寬的缺陷。

TEM 讓我們「知道」差排是真實存在的，讓析出強化的顆粒得以計數與量測尺寸，也讓奈米結構——奈米管、薄膜、界面——能在最精細的尺度被表徵。代價高昂：取樣體積極小（你看到的是一粒微塵，不是整體）、樣品製備嚴苛、影像需要專業才能判讀。它是最深入的一眼，用於 SEM 與光學都不夠時。