本文利用中子与氢核弹性散射的原理和CR-39探测器记录质子的特性，建立了一种快中子能谱测量方法(叠层探测器)。利用该方法对“14MeV中子+铅球”表面的泄漏中子能谱进行了研究，与活化法测量结果和理论计算结果进行了比对。三者符合较好。该方法有如下特点：1)探测器体积较小，其测量中子能谱的空间分辨高，且可在各向同性的中子场中进行。2)根据所测中子能量需要，作成所测能量的探测器组合，可不用程序解谱直接得到中子能谱。该方法测量中子能谱与其它方法如阈探测器法、飞行时间法相比，其中子能谱的空间和能量分辨率好。 本文分为四个部分。第一部分为绪论。主要介绍了加速器驱动次临界洁净能源系统(ADS)特点和意义以及“启明星1~#次临界装置”的构造和特点，根据“启明星1~#次临界装置”的特点，提出了叠层探测器测量中子能谱的方法。第二部分介绍了中子能谱测量历史和测量方法。从历史和现状看：中子能谱测量分为三个阶段，即：1932—1959，1960—1979和1980—至今；第一阶段主要采用电离室、正比计数器、云室、核乳胶、有机闪烁体、反冲望远镜和俘获门等中子谱仪；第二阶段主要采用Bonner多球法。第三阶段在中子能谱测量中采用了计算机技术。从测量方法看：主要有反冲法、核反应法、飞行时间法、阈探测器法和晶体衍射法等方法，介绍了各自的特点。第三部分介绍了叠层探测器的理论模型及其特性，建立了径迹测量系统和电化学蚀刻装置。1．叠层探测器理论模型，即：聚乙烯(质子产生器)+铅(或铝、金)(质子能量衰减器)+CR-39探测器(质子记录器)。当中子入射到聚乙烯中，中子与聚乙烯中的氢核发生弹性散射，产生的反冲质子通过铅后，将能量衰减，最后射入CR-39探测器中。根据入射中子能量E_n与反冲质子能量E_p的关系，即E_p=E_ncos~2φ，(φ为入射中子方向与反冲质子方向的夹角)，通过测量φ方向的反冲质子的能量，求得入射中子的能量。中子与氢核的弹性散射截面采用ENDF／B6数据，中子的能量范围为0-20MeV，划分为95个能量点。利用Henke R．P．et al编写的带电粒子能量一射程程序，分别计算得到了不同能量质子在聚乙烯、铅和CR-39探测器中的射程，质子能量在O-19.5MeV范围内，划分为60个能量点。计算了不同厚度聚乙烯，不同厚度铅衰减器和CR-39探测器组合的能量响应函数以及不同叠层探测器的能量中国原子能科学研究院硕士(博士)学位论文分辨率。计算结果表明:1)叠层探测器能量响应与中子能量、聚乙烯和铅的厚度有关。聚乙烯厚度不变，改变铅的厚度，随着铅的厚度变大，能量响应的峰值变小，而且峰值的位置向中子能量高的方向移动，能量响应峰的形状也改变。2)铅的厚度不变，改变聚乙烯的厚度，随着聚乙烯厚度变大，峰值变大，峰值位置向中子能量高的方向移动，峰的形状也改变。3)叠层探测器能量分辨率与聚乙烯厚度和铅的厚度有关，当聚乙烯厚度一定时，能量分辨率随铅的厚度增大而变小。而当铅厚度一定时，能量分辨率随聚乙烯厚度增大而变大。2.对CR一39探测器的特性进行了研究。在一定化学和电化学蚀刻条件下，CR一39探测器能够记录一定能量范围质子产生的径迹。电化学蚀刻可以使己经形成的点径迹产生树状径迹，而且随着蚀刻时间变大树状径迹变大。电化学蚀刻效率比化学蚀刻效率高。3.建立了一套径迹自动测量系统:该系统由光学显微镜、CCD摄象机、图像采集卡、计算机、打印机、自动位移平台和自动位移控制器组成。光学显微镜下的光学图像，经安装在显微镜上的CCD摄像机摄像，变成模拟图像，送入图像采集卡，图像采集卡将模拟图像变换成数字图像，送入计算机内存，通过图像分析处理，进行径迹的计数和径迹参数的测量。该系统对于径迹密度大于1000计数/c mZ，其测量重复性误差小于5%，测量一个视野所用时间小于65。4.建立了一套电化学蚀刻装置:该装置由低频信号发生器、蚀刻槽和恒温加热器组成。低频信号发生器的主要技术参数为: ·输出频率范围:IHz一IMHz可调。 ·输出波形:正弦波。 ·输出电压:0一1600V(有效电压)可调此装置可以提供最大电场强度为100kV/em(对300um厚CR一39)。 第四部分研究了”14MeV中子+铅球“表面泄漏中子能谱:1.利用MCNP程序计算了铅球表面的中子能谱;2.利用叠层探测器和活化法测量了铅球表面的中子能谱，并将理论计算和实验结果进行了比较。比较结果符合较好，叠层探测测器可以用于快中子能谱测量。 关键词:各向同性;中子能谱;叠层探测器;电化学蚀刻;