双能X射线是一种医学成像技术，它基于X射线的物质穿透性质和吸收衰减规律。在双能X射线成像中，系统使用两个不同能量的X射线束，通常低能量X射线束用于检测骨骼组织等高密度组织，而高能量X射线束用于检测软组织等低密度组织。
当双能X射线透过被测物质后，其射线强度和能谱均会产生变化，这些变化包含了物质的质量和密度等信息。通过对比高能X射线的透射图像和低能X射线的透射图像之间的差异，可以去除影响测量骨密度肌肉和软组织的部分，从而测量出骨密度值。
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。
单色性对于双能量应用也是至关重要的，小动物双能X射线，如K边减影（KES）成像。这种技术利用了K吸收边附近能量的元素对X射线吸收的巨大差异。
在生物医学成像中，自雅各布森（B.-Jacobson）于1953年应用该技术以来，KES已被广泛应用于血管研究。在两种能量下获得的两幅图像，即一幅在K边缘之上，一幅在K边缘之下，对数相减后就得到了碘分布的图像。
利用SR光束的高强度，成果显示可以尽可能缩短扫描时间，从而实现对动态过程的快速、实时研究（4DCT）。
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