本文研究了用双能X射线吸收法进行骨密度测量的方法。X光管出来的X射线由连续谱和特征谱组成,连续谱是由一系列能量连续分布的光子组成,不同能量的光子穿过物质时会发生不同的衰减,称为射线的硬化。本文讨论了用硬件和软件的方法来进行硬化修正,比较两者,最后选择硬件修正法作为测量手段,即通过一定程度的预硬化X射线,使得硬化后的X射线在穿过物质时具有近似单能光子的衰减规律,因此也称等效能量法。由于能谱的硬化效应,根据X射线吸收原理来计算双组分物质质量厚度时,需要求解一个积分方程组。而采用等效能量法后,可以将这个积分方程组转化为一个二元一次线性方程组来进行求解,从而提高了计算的速度和准确度。论文主要内容分为以下七章:第一章介绍了DEXA的研究背景,包括骨质疏松的概念及其危害性的介绍。在比较各种骨密度检测方法的基础上,指出了DEXA骨密度检测方法的优越性,并介绍了DEXA的发展历史和扇束扫描DEXA的技术难点。第二章详细介绍了X射线吸收法的物理描述,讨论了用硬件和软件的方法来进行X射线硬化的修正。提出了用等效能量法测量质量厚度的方法。介绍了光子计数和电流积分两种探测技术,并采用电流积分的方法,通过数值计算证明了该方法可以用来测量物质质量厚度。本章还通过数值计算讨论了双组分物质质量厚度测量时的高低能量的优化选择。在等效能量方法的基础上,为了在实际测量中更好地确定双组分物质各自的等效能量,提出了用标准物校准法分别对双组分物质的等效能量进行校准。第三章介绍了DEXA控制软件框架设计。该控制软件包括底层PCI数据捕获卡的驱动程序和应用层软件的设计。介绍了基于X-Scan线阵列探测器的数据捕获卡的硬件设计和实现。介绍了DEXA控制软件的各个功能模块的设计和实现。第四章介绍了标准物校准法测量双组分样品质量厚度的实验过程。其中包括对探测器的实验性能的测试和人体骨组织和软组织替代物的样品实验,并进行了鱼样品骨密度的测量实验。第五章介绍了用Geant4软件进行X射线源,扇束准直器以及线阵列探测器的模拟。在模拟X射线源的过程中讨论不同入射电子能量,角度,不同靶材,靶厚对出射光子能谱和强度空间角分布的影响。在扇束准直器的模拟中,讨论了准直器长度,准直器狭缝高度以及倾斜角度对准直效果的影响,提出了适合线阵列探测器的准直器设计原则。最后模拟了线阵列探测器晶体单元间的串扰。第六章介绍了中国人群骨密度的测量标准。在调研骨密度临床检测文献的基础上,初步总结了中国各地区人群各部位骨密度值的参考数据。第七章总结和展望。