已经知道，像是依靠吸收衬度( 光的振幅)或位相衬度一种信息来显现的。而所谓全息，是指同时含有振幅与位相两种信息。这是Gabor在1948 年提出的。由于记录介质实际可记录的信息只能是光强，也即振幅，故需将位相信息转换成强度来记录。把光照射到试样上，试样以球面波形式将其散射，如有另一束已知振幅与位相的、未经散射的直射参考光，两者的波前相遇时因经过的途程长度1与10不同，存在位相差，故会干涉，则合成的总强度是既与原光的振幅有关，又与两光的位相差有关。故此总强度包含了振幅与位相两种信息。这样的干涉图是全息图，并不是原物体的像，怎样才可从干涉图获得原物体的图像呢？需通过图像再现。这就要用激光来照射记录下的干涉图，其发出的波前仍和参考源相同，但其干涉图又与试样的波前一致，从而再现原物体。全息显微过程是由全息记录和波前再现两步构成的。
X 射线荧光全息(XFH)已被用来获取局域原子的结构。在荧光全息中，入射X 射线激发试样中感兴趣元素的荧光。荧光的一部分直接射向探测器，另一部分被其周围的原子散射，散射荧光射向探测器，与直射荧光发生干涉而得到这一方向k 的全息强度I(k)。在一个相当大的立体角范围内改变探测器的位置，也即改变方向，改变1、10 的长度，改变了位相差，则每一方向得到的干涉强度是不同的，其全体即为全息谱。
荧光全息还有另一种实现方法，为多能X射线全息(MEXH)，其光路是XFH 的倒转，探测器和激发光源互换位置。入射光一部分被近邻原子散射，散射波到荧光发生原子处与直接到达的入射光发生干涉，荧光发生原子接受到的光强是上两光的干涉结果，故该原子发射的荧光强度是与干涉结果相关联的。与XFH 类似，改变入射光的位置，以得到不同方向的I(k)，加合得到全息图。改变入射光的波长，可得不同波长的全息图，加大了倒易空间中的采样范围，避免像的畸变。加和这些全息图还可有效解决孪生像的问题。Marchesini 等用XFH 法研究了准晶Al70.4Pd21Mn8.6 的结构。
实验是在欧洲同步辐射装置ID22 波荡器光束线上进行，入射光能量为16 keV。经积分变换得到的实空间的原子结构。联接其中最亮的12 个点可看出准晶的五角二十面体特征。
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