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X射线折射透镜是基于光学折射原理的X射线聚焦和成像器件，它由多个顶点曲率半径较大的凹透镜或者单个顶点曲率半径较小的Kinoform透镜构成。利用微机械加工或者半导体工艺，X射线折射透镜通常被集成于一块衬底材料上，有着结构简单、紧凑等优点。与X射线反射和衍射聚焦器件相比较，X射线折射透镜还有一些优点，例如，安装和调试简单，对面型加工的粗糙度要求低，能够工作在更高的光子能量等。由于以上优点，X射线折射透镜已广泛应用于各大同步辐射装置，成为了X射线准直和聚焦的主要器件。另外，随着科学研究对纳米空间分辨率X射线分析技术的迫切需求，使得各种X射线聚焦器件的聚焦性能，尤其是焦斑尺寸备受关注。具有诸多优势的X射线折射透镜已在全场纳米成像和微束扫描探针中得到了应用。未来，经过优化设计的，具有纳米，甚至亚纳米焦斑，高透过率和光强增益的X射线折射透镜有望成为高能硬X射线纳米聚焦的首选器件。本文主要研究X射线折射透镜的聚焦性能和设计方法。建立了X射线折射透镜的数值模拟研究平台。设计了一种具有亚纳米聚焦能力的折射透镜，并采用数值模拟的方法验证了设计结果。研究了X射线Kinoform单透镜的聚焦性能，设计了具有高效纳米聚焦能力的Kinoform单透镜。提出了X射线弯曲折射透镜和X射线薄片折射透镜的设想，并做了初步的理论研究。论文取得的主要研究成果如下：1.建立了折射透镜聚焦X射线的物理模型和数值模拟研究平台。该模拟研究平台可以有效的验证设计结果和分析聚焦性能，为后续研究奠定了基础；2.基于所建立的模拟研究平台，首次实现了一种具有亚纳米聚焦能力的硬X射线折射透镜系统。该透镜系统采用Kinoform单透镜的孔径与光束横向尺寸逐级匹配的设计方案。模拟结果表明，该透镜系统可实现0.92nm（FWHM）聚焦光斑、180nm焦深，同时可实现峰值增益高达49050倍，为接近原子分辨率的硬X射线纳米探针提供了一种可能的实现方案；3.较为系统地研究了X射线Kinoform单透镜的聚焦特性。结果表明，孔径为1mm的Kinoform单透镜对30keV的X射线聚焦，可以得到14nm的焦斑、62μm的焦深、4个量级的光强增益和大于30%的光强透过率，为X射线纳米探针研究提供了一种高效聚焦X射线的设计方案。