本文根据微纳结构超微分辨计算机三维成像分析仪的工作原理以及系统特点，针对其巨大数据量采集、处理及传输难题，提出了一种基于高密度大面阵CCD的采集传输系统方案，设计了采集传输系统的软件和硬件。确定了以柯达大面阵高密度CCD KAF-16803为基础的快速数据采集传输总体方案。系统采用模块化设计思想，分为探测采集模块和数据传输模块。探测采集模块使用KAF-16803完成对X射线信号的探测，并由CCD专用模数转换芯片AD9824实现模数转换,转换后的数据由缓存模块进行存储；数据传输模块采用FPGA和PHY芯片结合的模式，完成数据的网络传输，利用Verilog HDL语言完成数据的封装及传送，并进行相应程序的编译、综合、仿真。完成了详细硬件设计方案。通过对几个关键器件如CCD芯片、主控芯片、AD芯片、物理层芯片及传输介质的性能和特点分析、比较和选择确定了基本硬件方案。然后分别阐述各个模块的硬件实现及各单元电路的作用，包括A/D转换电路，PHY芯片电路，FPGA芯片外围电路以及电源电路。在硬件设计基础上，进行了系统软件设计，重点对系统的逻辑实现进行具体阐述。数字逻辑电路的设计采用自顶而下的模块化设计方法，完成了对采集模块CCD KAF-16803和AD转换芯片AD9824的时序控制、数据缓存以及传输模块千兆以太网UDP协议的逻辑设计。并在QuartusII9.1平台下利用Verilog HDL语言完成编译、综合、仿真。