蛋白质,细胞和细胞器官的结构与功能是生命科学最重要的研究领域之一。目前解析蛋白质分子结构的主要方法是蛋白质晶体学。而相干X射线衍射成像技术则是研究细胞,细胞器官等非结晶样品结构的前沿新方法。本论文的内容主要就是围绕着同步辐射上蛋白质分子结构解析和细胞等非晶体结构解析的方法学研究展开的,包括以下两个方面。　　 一是过采样蛋白质晶体衍射数据相位扩展方法的研究。当蛋白质晶体晶胞的含水量大于50％时,蛋白质晶体衍射数据就满足了过采样的条件。这时候,如果我们还知道了蛋白质的低分辨结构外形,通过设计一种适合蛋白质晶体的过采样晶体衍射数据相位扩展算法,原则上就应该可以获得蛋白质分子结构。在高能所生物大分子组学习工作期间,设计了一种适合蛋白质晶体的过采样晶体衍射数据相位扩展算法,分析并结合CCP4软件包DM程序的公开源代码,使用Fortran语言编写了适用于蛋白质晶体65个空间群的过采样晶体衍射数据的相位扩展算法程序。通过对蛋白质分子数值模拟计算的大量结果,初步验证了过采样晶体衍射数据相位扩展方法的有效性。　　 二是相干X射线衍射成像技术方法的研究。非晶体样品衍射弱,但是可以获取连续分布的过采样衍射数据,这样在相干X射线衍射成像技术中相位问题就可以解决。这种技术对实验光束性能要求很高,而同步辐射装置因其一系列特点正好是开展相干X射线衍射成像技术实验目前最理想的光源。在不远的将来,新型的自由电子激光X射线光源还可以进一步解决衍射数据弱的问题,大大提高衍射数据的分辨率。在UCLA相干X射线衍射成像研究组两年的访问研究期间,本人参与了该组在日本SPring8光源BL29XUL线站上一套相干X射线衍射成像设备的搭建工作,并根据实验新需求对原有的Labview控制程序做了改进。在原始数据处理部分,本人改进了原有数据处理方法,并用Matlab语言编写了一套图形界面的处理程序,以便于在实验数据采集过程中及时地分析原始数据质量和图像可重建性。在图像重建部分,因为样品辐射损伤,我们只能收集到为数不多的衍射数据,利用特殊极坐标(Pseudo-Polar)和直角坐标(Cartesian)之间存在着准确的快速傅立叶变换的数学公式,我们设计了EST(Equally-Sloped Tomography)迭代算法。为了提高计算的高效性,本人分析并结合PPFFT,IPPFFT的原有源代码,编写了C语言和Matlab语言混合编程的EST重建算法程序。最后,我对生物样品囊泡(vesicle)进行了数值模拟的重建计算,在SPring8光源BL29XUL线站上开展了酵母(yeastcell)的相干X射线衍射实验,验证了相干X射线衍射成像技术获得三维结构的可行性。