基于同步辐射大科学装置发展起来的X射线显微成像分析技术,具有成像机制多样、衬底丰富的特点,能够对集成电路器件微结构、生物细胞、样品特定元素空间分布和电池充放电过程的相转变等领域进行无损三维探测。菲涅尔透镜是X射线显微成像分析技术中的核心元件,能够同时实现对X射线的聚焦和成像。其结构参数最外环宽度决定了它的成像分辨率,最外环宽度越小,成像分辨率越高。而衍射效率与自身高宽比（透镜高度/最外环宽度）相关,大高宽比,高衍射效率。本文针对北京同步辐射（4W1A）和上海光源（BL08U1A）成像光路特点,对菲涅尔透镜的结构设计进行了研究,提出了一种基于原子层沉积技术的聚焦离子束切片法,制备出了最外环宽度为40 nm、高6.2μm及高宽比155:1的8 Ke V硬X射线菲涅尔透镜和最外环宽度为20 nm、高330 nm及高宽比16.5:1的500 e V软X射线菲涅尔透镜,并在北京同步辐射（4W1A）和上海光源（BL08U1A）成像线站进行了菲涅尔透镜的聚焦成像性能测试。研究内容如下:（1）介绍了菲涅尔透镜的结构特点,阐述了其聚焦成像的基本原理。模拟计算出了Al2O3/HfO2、Al2O3/Ir、Al2O3/Ta2O5、Si O2/HfO2、Si O2/Ir、Si O2/Ta2O5六种材料组合的硬X射线菲涅尔透镜的衍射效率与X射线能量、透镜高度的关系以及Al2O3/HfO2、Al2O3/Ir、Al2O3/Si O2和Al2O3/Ta2O5四种材料组合的500 e V软X射线菲涅尔透镜的衍射效率与透镜高度关系和最外环宽度对菲涅尔透镜衍射效率的影响,确定了Al2O3/HfO2为后续多层膜菲涅尔透镜的环带材料。分析了北京同步辐射（4W1A）和上海光源（BL08U1A）成像线站的光路特点结合应用X射线波段需求,给出了8 Ke V硬X射线和500 e V软X射线菲涅尔透镜设计的结构参数。（2）研究了基于电解抛光法制作表面光滑的钨丝衬底的技术,制备出了表面粗糙度为4.09 nm、直径约为55μm的钨丝。利用双腔快速原子层沉积系统在硅片和中心丝表面进行了Al2O3、HfO2单层膜和Al2O3/HfO2多层膜的制备研究,通过光谱椭圆偏振仪、AFM和SEM对薄膜特性进行了表征。最后以抛光钨丝、光纤和铁镍合金丝为中心衬底,进行了厚为10μm的多层膜环带结构的生长。（3）研究了基于聚焦离子束微纳加工的透镜切片技术,切割、封装、抛光和安装了两款X射线菲涅尔透镜,最外环宽度和高度分别为40 nm@6.2μm和20nm@330 nm,并在北京同步辐射和上海光源对安装完成后的两款透镜的聚焦性能和成像分辨率进行了测试研究,获得了完整的钨针针尖图像和最优50 nm的分辨率,菲涅尔透镜的衍射效率初步测试结果为1.5%。