X 射線三維顯微鏡中常用的 X 射線源有以下幾種類型，其功率大小也各有不同：

　　熱陰極 X 射線管

　　工作原理：通過加熱陰極燈絲，使燈絲中的電子獲得足夠能量逸出，在高壓電場作用下加速撞擊陽極靶材，產生 X 射線。

　　功率范圍：功率通常在幾十瓦到數千瓦之間。對于一些常規的用于材料微觀結構分析或生物樣本初步觀察的 X 射線三維顯微鏡，采用幾百瓦功率的熱陰極 X 射線管即可滿足需求。而在需要更高分辨率和更強穿透能力的應用中，可能會使用千瓦級功率的熱陰極 X 射線管。

　　微焦點 X 射線管

　　工作原理：同樣基于熱電子發射原理，但通過特殊的設計和工藝，能夠將電子束聚焦到非常小的焦點上，從而產生高亮度的 X 射線。

　　功率范圍：一般在幾十瓦到幾百瓦。雖然功率相對不是特別高，但由于其焦點很小，能在較小的區域內產生較高的 X 射線強度，適用于對微小樣本進行高分辨率成像的 X 射線三維顯微鏡，如集成電路檢測、微小生物樣本的精細結構觀察等。

　　同步輻射 X 射線源

　　工作原理：利用電子在同步加速器中做圓周運動時產生的同步輻射光，通過特殊的光束線和實驗站將其引導和處理后作為 X 射線源。

　　功率特性：其功率很高，且具有高亮度、高準直性、寬能譜等優點。它的亮度比普通 X 射線源高幾個數量級甚至更多。在一些大型科學研究機構中，利用同步輻射 X 射線源的 X 射線三維顯微鏡，可用于研究極 其微小尺度的結構和動態過程，如材料的原子尺度結構變化、生物分子的構象變化等。

　　新型 X 射線源（如自由電子激光 X 射線源）

　　工作原理：通過讓相對論電子束在周期性變化的磁場中運動，產生相干的 X 射線輻射。

　　功率前景：具有很高的峰值功率和很強的相干性。雖然目前還處于發展和應用拓展階段，但在未來的 X 射線三維顯微鏡中具有巨大潛力，可能為材料科學、生命科學等領域帶來更具突破性的研究成果，例如實現對單個生物分子在飛秒時間尺度上的動態成像。