开展了基于透射电子显微镜（TEM）电子波束传播方向有效控制和干涉实验研究，经反复实验验证，发现原方案提出的单质材料（单层膜材料）的电子波云纹干涉法由于电子波衍射角度过大而难于实现，在此情况下，系统研究了基于TEM原子格栅的透射式云纹干涉法；开展了在SEM下尝试利用电场控制电子波束的相关实验研究，实现了SEM下电子波错位干涉；利用SEM的电子束的成像特点开展了在SEM下基于预制光栅的三维变形场同时测量的方法研究：包括（1）发展了基于双目视觉原理的多角度高频光栅图像的3D测量新方法；（2）首次提出了基于平面SEM云纹法的3D SEM 扫描云纹法；（3）发展了单角度格栅图像结合GPA技术测量三维位移场的新方法；此外，提出了采用拜耳滤光片作为参考栅的彩色CCD显微云纹法、获得了高质量的彩色CCD云纹条纹，以及发展了基于CCD显微云纹的曲面变形测量新技术：并将发展的多种微尺度变形测量新方法应用在了纳米级缺陷表征、焊缝微区残余应力分析、全息光栅质量评估、薄膜和涂层界面微区力学性能分析、曲面变形与残余应力分析等领域。