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通过对具有二维高斯型相位分布特征物体的X射线同轴相衬成像技术进行理论分析，提出了一种基于图像信噪比的成像系统优化设计方法。采用数值模拟的方式分别对亚微焦点源、激光驱动微焦点源和同步辐射源三种X射线源下的成像系统进行了优化设计，结果表明：相对于最大化衬度的系统优化设计方法，信噪比优化设计方法在较小降低衬度的前提下，可以较好地改善图像信噪比并得到更为合理的成像距离。