本發(fā)明公開了一種基于光子計數(shù)的X射線相襯成像系統(tǒng)，同時還公開了該系統(tǒng)實現(xiàn)X射線相襯成像的方法及其關(guān)鍵設(shè)備。在該系統(tǒng)中，X射線源向掃描平臺上的樣品發(fā)射X射線，X射線在穿透樣品時，產(chǎn)生攜帶空間位置中材料特征信息的光子，光子計數(shù)探測器對成像平面的光子進行計數(shù)，獲得入射光子的投影數(shù)據(jù)和能量數(shù)據(jù)，并傳輸至三維重建系統(tǒng)；三維重建系統(tǒng)根據(jù)投影數(shù)據(jù)和能量數(shù)據(jù)重建樣品內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分類別，對樣品的組成部分進行數(shù)字染色，從而對樣品的物質(zhì)成分進行識別。本發(fā)明通過光子計數(shù)技術(shù)、相襯成像技術(shù)和三維重建技術(shù)對弱吸收物質(zhì)進行無損傷檢測，可以獲得具有能量鑒別能力、微米級或納米級空間分辨能力的數(shù)字蠟塊。