X射线研究一个重要的应用领域就是成像研究.这一应用早在X射线刚被发现时就被广泛的应用.X射线最早的应用就是利用其很强的穿透性,以X射线照射被检测的物体,并用对X射线敏感的感光胶片记录透过的X射线.这种方法记录的是样品中吸收强烈的部分的投影图.不同区域强度的差别是由X射线从产生出到接收点所经历的光程中穿透的样品的密度分布与原子序数的变化而产生的.这种投影图像是对三维物体的一种二维投影描述,实际物体的沿投影方向的深度信息全部重叠在一起而无法分辨.为了根本的解决传统二维透射成像的缺点,在二十世纪七十年代发展起来了一种新型的成像技术--X射线断层成像技术(Computer Tomography),简称CT.CT技术是通过记录物体在不同角度下的X射线投影,然后再根据投影数据采用计算机数值重建的方法重构物体的横断面二维密度分布.X射线位相成像是近年来新发展起来的一种新的成像手段,是原有吸收成像和吸收CT技术的有益补充和发展,对于主要由轻元素组成的物体例如生物体软组织和有机复合材料能够获得更高的分辨率和更优的衬度,因而在生物医学和材料科学领域有着广泛的应用.将X射线断层成像技术和X射线位相成像技术相结合,可以实现X射线位相CT成像技术.该文研究了X射线位相成像技术以及利用位相成像和CT技术的结合(位相CT).利用这两种成像方法进行了生物医学样品及人工有机材料样品的位相成像及位相CT研究,讨论了位相CT的重建算法.在北京高能物理研究所的北京同步辐射光源的形貌学实验站上进行了X射线位相成像的实验研究,利用X射线胶片记录图像,分别研究了采用单色X射线和连续谱X射线位相成像的情况.还进行了位相CT的有关实验,通过转动样品台,得到不同角度下样品的位相投影图,利用位相CT重建算法得到了样品的位相三维重建图形.该文还研究软X射线显微术的两种显微镜.对软X射线扫描投射显微镜的成像分辨率进行了分析,讨论了影响成像分辨率的各种因素.分析了合肥光源U12光束线的光学特性,对X射线投射式全场成像显微镜进行了物理设计并采用专用同步辐射光学软件Shadow进行了光学追迹计算.