X射线三维显微镜，通常称为显微CT（Micro-CT），是一种能够在不破坏样品的前提下，以亚微米到纳米级空间分辨率揭示物体内部三维结构的先进成像设备。与常规工业CT用于大尺寸工件缺陷检测不同，X射线三维显微镜主要面向高精度的材料科学、生物医学和微电子研究。它采用高亮度微焦斑或纳焦斑X射线源（焦斑尺寸可小至0.5μm），配合高分辨平板探测器或CCD相机，通过样品360度旋转采集数千幅投影图像，再利用滤波反投影或迭代重建算法重构出三维体素数据集。 技术核心在于几何放大效应和高精度机械运动。由于焦点极小，样品可紧贴射线源放置，探测器远离样品，从而获得高几何放大倍数（可达2000倍以上）。同时，样品台具备纳米级运动控制精度，确保旋转中心不发生漂移。为满足不同样品需求，现代X射线三维显微镜往往配置两种工作模式：离轴CT适合毫米级到厘米级样品（生物骨组织、锂电池极片）；而原位CT则引入力、热、电、液等多场耦合加载台，实时观测材料在服役过程中的微观损伤演化。部分顶尖型号还可切换为锥束与平行束两种几何，并配备相位衬度成像模式，使低吸收材质（如软组织、高分子）的内部结构也能清晰显现。
典型应用横跨众多前沿领域：在材料科学中，观察碳纤维复合材料内部的孔隙分布及纤维取向；在古生物学中，揭示琥珀内昆虫化石的精细附肢结构；在半导体失效分析中，检测芯片微凸点焊接的空洞率；在骨组织工程中，定量分析支架材料的孔隙连通率和骨长入深度。与扫描电镜（SEM）相比，X射线三维显微镜无需切割、喷金，样品保持原始状态且为真正的三维成像。选型需关注：射线源类型（开管或闭管）、探测器动态范围、重建体素最小尺寸以及能否兼容不同尺寸样品的多物镜耦合系统。X射线三维显微镜使科学家得以“透视”微观世界的内部秘密，是研究实验室的重要资产。
