中子探测器是中子散射谱仪装置上的关键部件,用来捕捉经过样品散射后中子的运动轨迹和时间信息。针对谱仪的技术指标与功能需求,设计了一款应用于中国散裂中子源微小角中子散射谱仪上的中子探测器机械装置。该款探测器应用于真空环境,要求探测面积大、~3He管间距小、尽量避免探测死区,但安装维护空间狭小。因此采用模块化与轻量化设计理念,模块具有互换性,可实现单独模块的快速拆装维护,提高工作效率,装置安装精度与重复定位精度高,满足谱仪设计指标与功能需求。课题的主要研究内容总结如下:首先,根据探测器的设计指标和功能需求,采用模块化设计理念设计了探测器整体结构与关键部件结构,包括探测器模块、探测器支撑平台以及探测器工装,之后利用Solid Works建立了探测器三维结构模型。针对设计方案对零点定位器、导轨滑块组件、滚珠丝杠组件和步进电机等所需关键器件进行选型与计算分析,并对滚珠丝杠进给系统进行静刚度建模与分析。其次,运用有限元分析软件Workbench对关键结构进行了静力学分析,验证机械结构设计的合理性,确保装置能够安全可靠的运行。之后基于拓扑优化和响应面优化方法对探测器模块进行了轻量化设计,并将优化设计方案与原始设计方案进行对比分析,结果表明轻量化设计后模块质量减少了18.65%,且模块的变形仍然比较小,优化效果显著。最后,试制三款样机,完成了探测器关键技术研究与实验测试,主要包括~3He管的安装定位、模块密闭腔体的密封性能以及电子学系统的散热。确定了~3He管的安装定位方案,并设计加工了一款试验装置对该方案进行验证,结果表明~3He管的安装定位方案可靠。之后确定了电子学系统的安装方案,针对散热需求利用Icepak软件对电子学板进行热仿真分析,根据分析结果搭建实验完成了电子学系统的散热测试,并完成了散热系统的搭建。最后,分析了不同的检漏方法,并加工试验样机,选用氦质谱检漏法对模块进行喷检与罩检,检漏结果优于设计指标。