地球唯一的卫星-月球,一直是人类进行空间探测的重点。自1959年前苏联成功发射月球1号探测器,人类正式开始月球探测,并迎来了两次探月热潮。随着月球探测进程的深入推进,载人登月工程成为了新一轮研究热点。月球表面的粒子辐射环境,特别是中子辐射环境是威胁宇航员安全以及航天器可靠性的重要因素,因此对粒子辐射环境数据的准确性提出了更高的要求。近年来国内外对月球粒子辐射的探测集中在月球轨道高度,缺少来自月球表面的实测数据。月球表面的粒子辐射数据主要来自于模型计算,但是不同辐射模型得到的月表粒子辐射结果相差较大,因此迫切需要探测月球表面的粒子辐射环境,更新月球粒子辐射数据库,完善辐射模型。我国的“嫦娥四号”卫星是我国探月工程里程碑式的节点,并在国际上首次实现月球背面软着陆。在“嫦娥四号”着陆器上搭载的中德国际合作载荷-月表中子与辐射剂量探测仪（Lunar Lander Neutron&Dosimetry Experiment,LND）通过对月球表面的粒子辐射环境进行测量,服务于航天器与航天员辐射安全保障和空间科学研究。论文从LND的科学目标出发,介绍了LND仪器的物理设计和探测原理,重点研究并解决了如下三个关键问题:（1）放射源本底去除问题。由于在嫦娥四号着陆器上有RTG/RHU放射源,辐射产生中子和伽马射线,对LND的辐射测量造成了不可忽略的干扰。为了防止放射源对测量结果产生影响,在仪器完成后,设计开展了地面辐射实验。但是地面放射源辐射实验中LND测到的本底不仅来自于放射源,还有一部分是地面宇宙射线的贡献,要想获得地面放射源辐射实验中实际的放射源本底,可以通过有无放射源时的结果对比得到;此外地面放射源辐射场景和LND在月球表面工作的场景存在差别,比如地面实验时存在放射源粒子在四周墙壁和天花板散射引起的辐射本底,而在月球表面不存在这两种辐射本底,因此放射源本底去除的一个关键问题就是在地面实验数据中去除墙壁及天花板对测试结果的影响。针对该问题,论文提出了基于地面试验的本底去除方法。具体操作中在地面上使用RTG/RHUs核源,通过位置和屏蔽模拟核源对LND的实际影响,考虑实验条件对测试结果的影响,利用仪器地面辐射实验与GEANT4仿真相结合,提出了本底计算方法,解决了放射源本底修正问题;（2）伽马射线对中子测量的干扰问题。月球表面同时存在中子和伽马射线,我们所使用的探测材料为硅,该材料对中子和伽马射线均有敏感性。由于这两种粒子的探测原理类似,无法像带电粒子一样通过简单的反符合方法鉴别,因此中子和伽马射线的鉴别成为了反演月球表面中子能谱的一个关键问题。可以看到在无法直接利用物理方法鉴别的情况下,需要根据中子和伽马射线在LND中的响应特性,通过数值分析的方法去除伽马射线对中子反演的影响。针对该问题提出了通过提高测量阈值的方法减少伽马射线对中子测量的影响,提出了将中子伽马射线联合求解的方法进一步甄别出中子和伽马射线;（3）中子能谱的反演问题。中子能谱的入射值和测量值之间存在一定的映射关系,这种映射关系的表征称之为响应函数,是探测器的固有属性。中子能谱反演的实质是根据响应函数和测量值,反推出入射值,即求解线性方程组。但实际上反演中应用到的响应函数是利用蒙特卡洛仿真建模得到的,具有不确定性,和仪器真实的响应函数存在差别;测量值也非精确值,会存在仪器测量上的涨落。在响应函数和测量值均存在不确定性的情况下,方程组的求解难度大。响应函数的病态性和解的非负性进一步加大了反演难度。因此解决该问题的关键是选择合适的反演算法,在确保解非负性的前提下,提高解的稳定性,减小反演能谱与实际入射能谱之间的相对误差。针对该问题,提出了一种基于概率的联合代数迭代算法,用于解决LND的中子能谱反演问题,并通过数值实验验证了该方法的有效性。这些理论和方法为解决上述的关键问题提供了相应的策略。在此基础上,文中应用新提出的反演方法,根据LND探测器在月表前两个月昼的测量结果,给出了月表快中子的能谱的初步结果。本论文的工作是获得LND数据结果所必需的前期重要工作内容,直接影响数据质量和科学产出,通过本论文的工作不仅为LND的数据准确性提供了保障,还为我国嫦娥四号的科学产出提供有力的支持。