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透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况：
吸收像：当电子射到质量、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。
衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使衍射波的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。
相位像：当样品薄至100Å以下时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。
要获得一张清晰的电镜照片，必须要能够做好基本的电镜操作、以及针对各种样品做出工作条件的优化。
基本操作包括熟练的调节对焦和消像散。对焦相对容易，改变焦距，直至图像清楚的时刻即为合焦。在偏离焦距较多的时候可以用较高的灵敏度，在合焦点附近调低灵敏度，以便进行对焦。
基本操作中消像散相对来说比较麻烦，特别是像散很大时，对于很多初学者来说调节比较困难。不过前面已经介绍了像散的产生，电子束由于不再是圆形，所以在像散未消除的情况下，图像是不清晰的。不过其中有两个特殊的位置，即光学中的子午和弧矢，在这两个位置上束斑完全成正交的直线。而明晰圆一般在弧矢和子午的中间。
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