要描述图像的形成，必须从单个X射线光子的相互作用过程，到考虑到吸收和散射的X射线光束的定量衰减。一般来说，X射线成像背后的机制可以用样品的复折射率来解释。在宏观层面上，均质材料（即密度和原子序数Z一致）对单能量入射X射线光束的吸收可以用以下公式描述其中，I 为光束穿过物质后的强度，I0为入射强度；Δx为材料厚度。μ称为线性衰减系数，由光电效应、康普顿效应和相干散射效应的线性组合给出。
以上公式被称为比尔-朗伯定律。显然，μ值高物体比μ值低的物体更能衰减X射线。例如，脂肪含量体成分分析，在医学成像中，骨骼（高μ值）比软组织（低μ值）对X射线光子的衰减更大。在处理非均匀物体（即由多个具有不同吸收系数的较小均匀元素组成的物体）时，单个元素的入射强度由前一个元素的出射强度给出。将这一概念以级联的方式重复应用于每一个元素
小动物双能X线（也称为双能X射线吸收法或DEXA）是一种专门设计用于临床前小动物（如小鼠、大鼠等）的成像技术。该技术结合了双能X射线的原理，动物体成分分析，通过利用不同能量的X射线束来检测和分析小动物的骨骼、软组织等身体成分。
小动物双能X线技术的主要应用场景包括：
骨密度测量：通过对小动物进行双能X线扫描，可以地测量其骨密度，活体动物骨密度和身体成分分析，从而评估骨骼健康状况。这对于研究骨质疏松症、关节炎等代谢性骨病具有重要的科研价值。
如今，许多μ-CT系统都能达到分辨率低于1μm的范围内，体素尺寸低于0.1 μm。样品相对于光源和探测器的位置可以改变，以调整放大率和分辨率；但是，由于样品必须在视野内，因此位置总是样品大小和空间分辨率之间的折衷。
传统的μ-CT光源主要用于吸收模式，因为产生的光束不具有足够的相干性来获得相位衬度。
用于μ-CT系统的探测器照相机可根据其是否具有分辨X射线能量的能力分为两类。种情况是光谱 CT，体成分分析，由于单光子计数探测器取得的进步，近在μ-CT系统中引入了这项新技术。在大多数情况下，探测器只是对所有 X 射线能量进行积分。
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