TEMでは、試料の薄い切片に電子ビームを透過させる。その結果生じる回折パターンは蛍光スクリーンに映し出され、写真やCCDカメラで記録する。上述したように、TEM内で加速された電子の波長は、X線回折実験で通常使われる放射線の波長よりもずっと小さい。結果として、電子回折のエワルド球の半径はX線回折のそれよりもずっと大きくなる。このため、逆格子点の2次元分布がより詳細に明らかになる。電子レンズによって回折実験の外形を変えることができる。概念上最も単純な外形は試料に平行な電子ビームをあてる場合である。これを制限視野回折と呼ぶ。一方で試料に円錐状に電子を集中させると、試料に同時に複数の入射角で電子をあてることができる。呼び、結晶の3次元の対称性を明らかにすることができる。TEMでは、単結晶粒子を使って回折実験を行うこともある。ナノメートル台の大きさの1つの結晶に対して回折実験を行う。通常他の回折技法では、多結晶質や粉末の試料で回折実験を行う。TEMにおける電子回折は、結晶格子の高い解像度での画像処理や他の技術も含め、試料の直接的画像処理と結合できる。エネルギー損失分光法(EELS)による電子構造や結合の解析、電子ホログラフィーによる平均内部ポテンシャルの研究などがある。右の図1は、TEMにおける並列電子ビームの経路の概略図で、試料にあたってから蛍光スクリーンに映し出されるまでを描いている。試料に照射された電子ビームは試料を透過する際に構成元素の持つ静電ポテンシャルによって散乱される。電子回折パターンを形成する。(すなわち、TEMにおける対物レンズは物体のフーリエ変換器の役割を果たしている)。このレンズは試料の1つの点を通過して散乱した電子を蛍光スクリーン上の1点に集め、それによって試料の像を形成する役割も果たす。この対物レンズの良し悪しが主に像質を左右するため、TEMでは最も重要なレンズとして扱われる。顕微鏡の他の磁気レンズを操作すると、像ではなくこの回折パターンをスクリーンに投影することもできる。このようにして得た回折パターンの例を図2に示す。試料を電子ビームに対して傾けると、結晶のいくつかの向きの回折パターンが得られる。することで、結晶の逆格子を3次元にマッピングすることができる。体系的な回折点の不在を調べることで、ブラベー格子を見分けたり、結晶構造内の螺旋軸や映進面の存在を特定できる。TEMの並列電子ビームによって得られる典型的な電子回折パターン制限編集TEMにおける電子回折には、いくつかの重要な制限がある。nm台かそれ以下でなければならない。そのため、試料の準備作業には細心の注意が必要で、時間もかかる。多くの場合、試料は電子ビームを浴びることで破壊される。磁性体を対象とする場合、磁場の中に電子があるとローレンツ力が働いて軌道がそれ、問題が複雑になる。逆にそのことを利用して物質の磁性を研究するための装置が「ローレンツ力顕微鏡」である。いずれにしても、磁場があると結晶構造の特定はほぼ不可能となる。電子回折は結晶の対称性を判定するなどの「定性的」技法と見なされることが多く、格子の寸法や原子の位置といった正確な値を求めるのには適していないと言われている。電子回折を応用して未知の結晶の構造を特定した例がいくつかある。実際、格子のパラメータは電子回折の結果からでも正確に求めることができ、誤差は0.1%未満であることが示されている。最善の実験のための条件を整えるのは難しく、時間もかかり、実験結果の解析方法も複雑である。このため、X線回折や中性子回折で格子のパラメータや原子の位置を求めるほうが手っ取り早い。TEMにおける電子回折の最大の制限は、他の技法と比較して利用者がしなければならないことが多い点である。3.0のもとで利用可能です。プライバシーデスクトップ。