特殊加工的毛细管利用X射线在管壁材料和空气界面的全反射特性,通过改变X射线的传播方向对X射线进行调控,从而实现X射线的聚焦和准直。毛细管可以实现X射线的宽带传输和广角(360度)传输,并且结构简单、造价低廉、传输效率高(一般高于90%)。根据光通道数量的不同,可以将毛细管分为单毛细管和多毛细管。单毛细管具有聚焦光斑小、增益高、体积小等优点。而多毛细管是由一簇横截面呈六方形状的空心玻璃纤维管紧密排列而组成的毛细管阵列。它接收面大,X射线利用率高,但聚焦光斑较大。因此,毛细管聚焦在同步辐射X射线、X射线光管的聚焦和成像中都有广泛的应用。本论文着重研究毛细管的聚焦特性及其在X射线荧光成像和纳米全场成像中的应用。论文依托上海同步辐射光源和实验室X射线光源,完成了以下方面的研究:1.较为系统地研究了单毛细管、多毛细管的聚焦特性,给出了不同毛细管的焦深、聚焦光斑尺度及其对荧光成像和全场纳米成像的影响。2.搭建了基于单毛细管聚焦的同步辐射X射线荧光成像系统以及基于多毛细管聚焦的实验室光源X射线荧光成像系统,实现了对碘溶液等测试样品的荧光扫描成像、荧光CT成像。模拟研究了不同算法对实验室光源荧光CT重构质量的影响,选择了信噪比高、重建速度快的MLEM算法。测试样品的实验结果进一步证实了该算法的准确性和可靠性。3.自主设计搭建了基于单毛细管聚焦的同步辐射全场纳米成像系统,完成了初步测试。实现了基于波前整形装置的全场纳米成像,分辨率达100nm,成像视场为50μm。