自从1895年威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen,1845年—1923年)发现X射线之日起,X射线就被广泛地应用在成像领域。由于X射线本身具有波长短、穿透能力强的特点,使其能够很好的填补可见光显微镜和电子显微镜之间的空白,给研究者提供了高空间分辨和厚样品三维成像的潜力。同步辐射光源的发展为X射线成像技术带来了质的飞跃,由于同步辐射光源具有高亮度、高通量、高准直度、精确可控等特点,使得之前无法实施的成像方案得到实现。近些年来,人们发展了很多基于同步辐射的X射线显微成像的新理论和新方法,例如,Zernike相衬成像、CDI成像、吸收谱成像、X射线荧光成像等等。本论文总结了目前较为常见的基于同步辐射装置的X射线显微成像方法,介绍了各种方法的系统结构、成像特性以及各自的应用范围等。本论文的主要工作是围绕同步辐射X射线显微成像技术开展了三种成像新理论、新方法的研究：1.提出结构暗场X射线显微术。该方法通过改变前段聚焦镜的数值孔径,收集不同级次的散射部分信息以达到区分系统分辨率以下的信号的目的。通过建立数值模型,计算光强-数值孔径曲线,分析该曲线的变化情况以获取系统分辨率以下的信息。另外进行了可见光波段的验证性实验,实验结果与模拟计算结果一致,证明了结构暗场X射线显微术的正确性。2.提出一种基于相位衬度的元素分辨成像方案。该方法利用吸收边附近元素相位突变的特性,采用不同能量下的相衬成像来达到元素分辨的目的。分别计算了基于Zernike相衬和TXM吸收的元素分辨成像方法样品处光子数密度,分析两种方法得到相同图像质量(信噪比)所需的光子数密度用以比较两者的优劣。结果表明,对于小尺寸样品而言,相衬元素分辨成像方法所需的光子数密度更小,也就是说样品接收到的辐射剂量更低。最后对细胞中金属纳米颗粒体系进行模拟实验,结果与计算分析相符。3.提出一种正负相移双金属波带片方案。该方案利用元素在吸收边附近出现负数相移的特性,结合另一种正常相移金属,制作出双金属波带片。计算波带片一级衍射效率随波带片厚度变化曲线,对比普通波带片,我们提出的正负相移波带有两大优势：1)能够降低达到最大一级衍射效率时所需的金属厚度：2)在不增加环高度的情况下提高波带片的衍射效率。在本文中,我们介绍了该新型波带片的应用机理,分析了衍射效率随着波带片厚度以及工作能量的变化,并且介绍了几种加工该新型波带片的方法。