提出了一种新型的调控高能X 射线的光学器件—圆柱形钨/玻璃复合光学元件，该光学元件是用金属钨在圆柱形玻璃体表面镀膜。用Matlab 语言编写程序，对金属Cu 以及钨/玻璃复合光学元件的线吸收系数进行了理论计算。金属Cu 线吸收系数的计算结果与常用数据吻合较好，吸收限位置的线吸收系数的突变证明该程序的高精度。钨/玻璃复合光学元件线吸收系数的计算结果与实验测量数据具有较好的一致性，同时证明钨/玻璃复合光学元件对低能X 射线的滤波作用。

头发中的元素与人的饮食和健康状况有关, 对头发中元素的分析, 不仅可用于刑事物证鉴别, 还可为疾病的预防和治疗提供依据, 因此, 如何检测头发中元素分布等信息倍受人们关注。 本文利用基于毛细管X光透镜和实验室普通X射线光源的共聚焦微束X射线荧光技术对单根头进行了无损扫描分析, 分析了单根头发中元素的空间分布。 在该毛细管X光透镜共聚焦微束X射线荧光技术中, 毛细管X光会聚透镜的出口焦斑和毛细管X光平行束透镜的入口焦斑处在共聚焦状态, 从而形成共聚焦微元, 探测器只能探测到来自该共聚焦微元中的X射线信号, 降低了背底信号对X射线荧光谱的影响, 从而有利于提高该共聚焦X射线荧光技术的分析精度。 该共聚焦技术中采用了具有高功率密度增益的毛细管X光会聚透镜, 降低了该共聚焦X射线荧光技术对X射线光源功率的要求, 从而保证了该共聚焦技术可以采用实验室普通X射线光源, 降低了实验成本。 实验表明, 毛细管X光透镜共聚焦微束X射线荧光技术在单根头发元素分布检测中具有应用价值。

为了实现对薄膜和镀层材料厚度的微区无损分析, 利用多毛细管X光会聚透镜和多毛细管X光平行束透镜设计并搭建了普通实验室X射线光源的共聚焦微束X射线荧光测厚仪, 对该共聚焦测厚仪的性能进行了系统表征。 利用该测厚仪测定了厚度约为25 μm的Ni独立薄膜样品和压于硅基表面厚度约为15 μm的Ni薄膜样品厚度, 对应它们的相对测量误差分别为3.7%和6.7%。 另外, 还对厚度约为10 μm Ni薄膜样品的厚度均匀性进行了测量。 该共聚焦测厚仪可以对样品进行微区深度分析, 并且具有元素分辨能力, 从而使得该谱仪可以测量多层膜样品不同层的膜厚, 在薄膜和镀层厚度表征领域具有潜在的应用。

塑料物证在案件分析中起着重要的作用，如何高效准确地辨别塑料的种类和来源是物证分析领域备受关注的技术。提出了利用塑料对应的“指纹”X射线能谱对塑料进行无损溯源分析的方法。为了得到塑料对应的“指纹”X射线能谱，研制了平行束毛细管X光透镜（PCXRL），设计了基于PCXRL和实验室普通X射线光源的X射线荧光谱仪，该谱仪的最小探测极限在1~35 ng/cm2的范围内，在17.4 keV时，PCXRL整个束斑的直径为3066 μm，整个束斑的放大倍数为12.7，在束斑中心有个强度均匀分布的“坪区”，该“坪区”的直径为570 μm，该处的放大倍数为47.5，这便于高效准确地对各种尺寸的塑料进行溯源分析。实验证明PCXRL在塑料物证鉴别技术中有着潜在的应用价值。

提出了利用毛细管X光会聚透镜(CFXRL)提取潜指纹的方法特征X射线成像法。为了利用该法提取潜指纹，设计了基于CFXRL和实验室普通X射线光源的微束X射线荧光谱仪，CFXRL的焦斑直径和放大倍数分别为32.2 μm和2940。这便于在高空间分辨下测量潜指纹中化学元素对应的特征X射线，从而实现快速获取潜指纹的目的。另外，特征X射线成像法还可以判断指纹所有者在留下指纹前接触过的物质种类，这对刑侦鉴别也具有重要的应用价值。实验证明，CFXRL在潜指纹提取中存在着潜在的应用价值。

根据北京同步辐射装置生物大分子实验站(2W1A)的条件和应用, 从理论上研究了锥形单毛细管传输同步辐射X射线的物理特性。计算了锥管传输效率随锥管长度、X射线能量的变化规律; 计算了锥管出口处的光强分布, 强度增益随工作距离的变化规律。结果表明: 与传输发散X射线相比, 锥形单毛细管传输平行X射线的物理特性有明显的不同。

利用光线追迹原理建立的圆锥形X光导管的计算模型,对圆锥形X光导管传输特性进行了系统的理论研究。通过对X射线经过锥管的光强分布计算,得到光源尺寸和锥管入口直径共同影响光强分布形式的结论。计算了锥管功率密度增益K随距离锥管出口不同位置f2的变化规律。研究了功率密度增益随光源尺寸的变化规律。最后以等效距离为标准讨论了锥管的优化设计。