同步辐射微束X射线荧光CT (-XFCT)是一种具有高空间分辨、高灵敏度，可无损分析样品内部元素空间分布的研究方法。荧光CT的思想首次是由Boisseau于1986年提出的，通过记录入射X射线穿透路径上样品受激发射的荧光信号，并借助计算机技术重建元素分布图像，是同步辐射微束荧光分析与CT（断层层析技术）有机结合的产物。第三代同步辐射装置可以为荧光CT实验提供优质的X射线光源，使得同步辐射微束X射线荧光CT被广泛应用于植物学、生物医学、环境科学以及材料学等领域。随着各研究领域的深入，人们对荧光CT的发展有了更进一步的要求。特别是针对生物组织内微量元素的探测人们希望有更高的灵敏度和更好的空间分辨；此外，生物样品如果长时间曝光在X射线下，不仅会遭受较大的辐射剂量，而且会因为发热产生形变。目前，同步辐射微束荧光CT的研究对象主要集中于中低原子序数元素的探测，由于同步辐射装置能谱范围的限制使得高原子序数元素的研究一直处于空白。本论文依托上海同步辐射光源X射线成像与生物医学应用线站，针对上述提出的几个微束荧光CT的相关问题展开了如下研究：1.搭建了具有毛细管聚焦的X射线荧光CT系统。研究了毛细管光学元件在该系统的聚焦特性。此外，给出了该荧光CT系统的探测极限。2.加速荧光CT重建算法的研究。通过引入加速因子h，增大每次迭代校正因子的步长，从而加快有序子集期望最大化算法(OSEM)重建图像的收敛速度，减少样品辐照剂量，数字模拟和测试样品验证了该算法的准确性和可靠性。3.利用该实验线站单色同步辐射光的高能特性开展了高能荧光CT的应用研究。首次应用高能荧光CT无损的重建了稀土元素在鱼牙内的二维截面分布图像，稀土元素在鱼牙中呈分区分布且集中分布于牙髓中。为海洋生物学家研究洋底沉积环境提供一种可能的研究手段。