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自从康拉德伦琴发现了X射线，它就开始在我们的日常生活中发挥巨大的作用:它让我们身体不可视的东西可见，在飞行中提高我们的安全，并且能够对很多材料进行无损检测。X射线成像迄今已经在很多行业包括医药和工业中不可或缺，而X射线相位衬度成像从90年代中期开始引起了人们的兴趣，因为它对微弱吸收的材料如生物软组织也有很高的灵敏度，因而X射线相位衬成像主要应用在医学和生物领域，目前为止在同步辐射光源以及实验室光源下已经具有X射线相位衬度的实验装置。
本文的主要内容是对两种X射线成像方法-X射线透射显微镜和X射线光栅相衬成像方法进行了理论研究，得到了一些结果:
1.在X射线透射显微镜中，我们提出了利用高分辨物镜波带片和同步辐射光源实现快速、低剂量成像方法，通过理论模拟计算讨论了物镜波带片分辨率对其成像装置性能的影响，包括图像衬度、信噪比以及曝光时间等关键参数，并将其推广到X射线泽尼克相衬透射显微镜用来进一步降低剂量和曝光时间。
2.在X射线泽尼克相衬透射显微镜中，我们提出物体相位信息的定量提取方法，利用计算机三维断层重建，得到样品折射率信息的三维空间分布信息，用于样品内不同特征的识别与区分。
3.对于达芬奇的扭摆器光源的参数进行了分析和讨论，提出了泰伯-劳光栅相衬成像装置的设计方案;另外，讨论了太赫兹波段的可能性。光栅相衬成像方法与可调谐的大功率太赫兹自由激光光源结合，可在二维非相干探测器的条件下进行太赫兹光谱成像。