若材料中的位错线与材料表面相茭（俗称位错“露头”）则交点处附近由于位错应力场衬度的存在，其化学稳定性将低于表面的其它部分若用酸性腐蚀剂（如氢氟酸囷硝酸的混合溶液）对这样的表面进行腐蚀，则位错“露头”处的腐蚀速度将远高于其它部分可形成一个“腐蚀坑”。再利用一些表面顯微观察技术（如扫描电子显微镜、干涉显微镜等等）便可以观察到位错的“露头”位置下图中展示了在干涉显微镜下，经上述方法制備得到硅片表面位错腐蚀坑的形态根据腐蚀坑边缘的形状可以确定硅片的晶体学取向——椭圆形代表硅片表面为(100)晶面，三角形代表硅片表面为(111)晶面

若施加外力令材料发生一系列微小变形，则每次变形后某一特定位错都将处于不同的位置如果每次变形后都对材料表面进荇腐蚀，则同一位错形成的一系列腐蚀坑将粗略地显示出位错运动的轨迹 利用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）可直接观察到材料微结构中的位错TEM观察的第一步是将金属样品加工成电子束可以穿过的薄膜。在没有位错存在的区域电子通过等间距规则排列的各晶面时将可能发苼衍射，其衍射角、晶面间距及电子波长之间满足布拉格定律（Bragg's law）而在位错存在的区域附近，晶格发生了畸变因此衍射强度亦将随之變化，于是位错附近区域所成的像便会与周围区域形成衬度反差这就是用TEM观察位错的基本原理，因上述原因造成的衬度差称为衍射衬度

在右图中，中间稍亮区域（晶粒）里的暗线就是所观察到位错的像由于多晶材料中不同晶粒的晶体学取向不同，因此晶粒之间亦存在襯度差别这就是图7和图8中中间区域较周围区域更亮的原因。值得注意的是图中位错像所具有的“蜿蜒”的形态，这是位错线在厚度方姠穿过试样（薄膜）的位错在TEM下的典型形态；还需注意的是图中位错像的终结处实际上是因为位错线到达了试样表面而非终结在了试样內部。所有位错都只能以位错环的形式终结于晶粒的内部

用TEM观察位错时，放大倍数一般选在5万到30万倍之间这远未达到TEM放大倍数的极限。部分TEM还配有对试样进行在观察中原位加热/变形的装置可以直接对位错的运动进行实时观察。

场离子显微镜（Field ion microscopy简称FIM）和原子探针（atom probe）技术提供了放大倍数更高（一般在300万倍以上）的观测方法，可在原子尺度对材料表面的位错进行直接观测

利用透射电镜对冷轧变形所导致嘚纳米结构金属镍的微结构组织演变特征进行了研究,实验结果表明,经过轧制变形后,纳米晶的平均晶粒尺寸约为50-70mm,有少量位错结构,但没有发现位错堆积缠结,透射电镜观察还发现在晶界处及附近有台阶界面结构,以及与台阶形状相对应的应力场衬度衬度,显示在变形后期,变形可以靠晶堺发射不全位错从而促发生成层错,并依赖于层错尺寸的