早期的空间科学实验大都采用样品发射、回收、地面分析的方法,无法实时观测样品在微重力条件下的真实状态。随着空间科学实验的飞速发展,很多实验装置己实现了对实验样品的在线实时观测,使用软X射线对样品内部形貌进行实时观测能够大大拓宽空间实验的种类,丰富实验成果,并能让科研人员更好地掌握实验的过程。目前只是国外有在空间环境应用X射线观测实验样品的先例,国内还未有过此类应用。　　 X射线天文学是天文学的重要分支,目前的空间X射线成像观测大都集中在软X射线波段。国外已成功发射了多颗X射线天文卫星,取得了丰富的观测成果。国内还未发射过X射线天文卫星,X射线天文观测的整体水平落后于国外。　　 基于上述两点应用,本课题对软X射线成像方法进行研究,研制小型化低功耗的软X射线成像装置,为未来空间科学实验设备的研发和天文学观测作技术储备。　　 课题首先分析了空间科学实验及天文学观测对软X射线成像设备的需求,对比各种成像方法,并提出直接成像的方案。分析了各种不同种类探测器应用于软X射线成像时的优缺点,提出本系统选用探测器的依据,并针对辐射环境可能对探测器造成的损伤进行了分析,有针对性地提出了解决方案。　　 课题设计了基于FPGA的CCD驱动电路和数据采集电路,利用FPGA硬件资源设计了简化版的TCP/IP协议栈,实现了远程高速数据传输,简化了系统的构成,也有利于在辐射环境下进行实验。　　 课题搭建了可见光实验平台,利用可见光对系统进行成像验证和性能分析。搭建了软X射线实验平台,进行了一系列实验样本的观测,取得了高分辨率高对比度的样本内部图像。针对X射线透射图像的特点提出后处理方案并予实现。最终的实验结果表明,本系统具有稳定可靠、高灵敏度和高分辨率的优点,对密度较小的样本仍然能够有效成像,具有很强的工程实用价值。