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成像光束线由用于光束、聚焦/离焦、过滤和单色化的多个组件组成。硬X射线成像光束线的实验站一般距离光源较远，通常是根据研究的样品设计和配备的，以处理特定的实验，同时考虑到光子通量、能量范围、聚焦和X射线准直。SR光束的特点是高度的空间相干性；这就允许利用传输X射线波产生的相移（phase shift ）效应作为形成图像的进一步机制。
与X射线管相反，同步本身具有层状、邻行的几何形状，因此探测器上的物体放大率很低，散射对图像形成的影响可以忽略不计。单色X射线的使用使光束硬化假象变得可以忽略不计，是提取样品定量信息（如成分、密度、形态等）的基础。
在过去的十年中，人们投入了大量精力开发替代 X 射线源，它们比同步设施更便宜、更小巧，被称为'紧凑型X射线光源 (compact x-ray light sources，CXLS)'，双能x射线骨密度，能够产生模仿同步特征的高强度X射线束。
在欧洲（如MuCLS、ThomX、STAR）和世界各地（见表2），这些光源有的已经投入运行，有的正在建设之中。其中大多数的物理原理都依赖于反康普顿散射（inverse Compton ’scattering，ICS），即超相对论电子束与激光脉冲碰撞后产生硬 X 射线的反向散射。
在医学诊断中，X射线成像是以无创方式观察人体内部的基本方法。从一开始，即1895年发现X射线后不久，这项技术就被用于对骨骼成像，从而了一种新的医学检查方法。
在X射线摄影术中，重叠的结构无法在单一图像中清晰辨别，作为X射线摄影术的进化，计算机断层扫描（Computed tomography，CT）于1972年由Godfrey Newbold Hounsfield（1979年诺贝尔生理学和医学奖得主）研制成功，并推出了台CT扫描仪原型。
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