能谱CT的实现方式有多种,本质都是利用不同能量射线对物体的衰减有不同效果,现有的基于双源或者单源的能谱CT都无法实现一次扫描获得多个能量段下的衰减数据。随着X射线能量分辨光子计数探测器技术的发展,基于光子计数探测器的计算机断层成像技术(Photon Counting Computed Tomography),即PCCT技术,能够实现一次扫描获得多个能量段下的衰减数据,实现能谱CT的功能。但由于光子计数探测器造价昂贵,受到硬件条件的限制,因此,需要先从仿真研究作为切入点,搭建模拟的PCCT系统进行成像研究。为了获得PCCT扫描数据,本文在GATE模拟平台对PCCT各个组成部分进行了分析,最终设计出一套PCCT系统。首先模拟实际的X射线放射方式,建立了一个较为精准的X射线球管模型,其中包括阳极靶、固有滤光片以及附加附加滤光片。然后根据成像需要设计了两个仿真模体。接着给出了仿真平台下的光子计数探测器的设置参数。最后分析了整个系统的成像尺寸,给出了基于GATE平台设计的PCCT系统参数。在上述的PCCT成像系统的基础上,通过编写MATLAB程序对获得的扫描数据进行处理获得两个能量下的投影数据,利用基于基物质分解法的双能重建算法对投影数据进行双能重建,得到基物质分解图、单能量图像、有效电子密度图以及相对原子序数图。根据得到这些结果对PCCT成像系统在物质识别的效果进行评估。最后利用设计的金属模体进行实验,研究PCCT在去除常见医用金属伪影的最佳能量。结果表明,PCCT成像得到的单能量图像能够在某些能量下削弱金属伪影,并且对于钛合金和医用不锈钢,消除伪影的最佳单能量为120keV。对于PCCT特有的光子计数探测器,还需要完成对其的能量-阈值校正工作。由于球管产生的X射线能谱对光子计数探测器进行能量阈值校正有关,还与能谱成像重建算法有关,因此本文还完成了对X射线球管测量能谱的工作。针对现有的一种计算X射线球管的衰减透射法,提出了基于双物质楔形模体的衰减透射法改进模型。主要从模型的数学表达、仿真实验的设置、数据的处理以及最后的算法结果与分析这几个部分进行陈述。利用GATE仿真平台设置的仿真实验得到的结果表明该算法能更准确地计算球管的能谱分布。