样品空间是中子谱仪重要的部件，它包括样品台、样品换样器和单晶硅中子束窗。样品空间是机械（结构和可靠性）、电子（控制）、热、真空一体化的设备。选择合适的升降台、水平移动台和旋转台，保证样品台在重载荷下高定位精度和平稳性;优化样品换样器的机械结构和液体管路布局，保证样品的热交换速率和温度均匀性。单晶硅中子束窗是样品空间的重要组成部分，论文首先通过试验得到单晶硅材料抗弯强度的统计分布，然后基于材料力学性能离散性对单晶硅中子束窗进行优化设计，优化后束窗的厚度为1.5mm，其单次大气压力下破坏概率为1/1667;接着通过破裂试验和模拟仿真对单晶硅中子束窗的破裂机理进行了研究。单晶硅中子束窗的疲劳离散性比较大，很难通过试验来解决。论文首先研究了材料疲劳的离散性，并通过理论推导和初步试验验证得到了疲劳离散性的估算公式，然后解释了单晶硅低周期疲劳现象，最后根据估算公式得到了单晶硅中子束窗在3000次疲劳寿命下破坏概率为1/380。　　为避免高压气瓶带来的人身安全问题、不便携问题和污染工作气体排放问题，GEM探测器已由流气型转化为密闭型。密闭型GEM探测器可拓展气体探测器的应用范围，提高气体探测器竞争力。它的缺点是腔内杂质气体会累积，影响探测器稳定工作周期。本文采用常用的真空技术和首次把铝表面微弧氧化技术用于真空腔体的净化。通过实验证明:密闭腔体本身微弧氧化后的杂质气体生成率相比未氧化的降低了几乎1个数量级，杂质气体中氢气含量降低了36％，水蒸气、一氧化碳和二氧化碳含量几乎下降1个数量级，腔体本身一年内累积杂质气体约60ppm;然后选择出气率低的探测器器件，器件在工作压强下一年内累积杂质气体约为240ppm。由于探测器在200ppm杂质气体时仍然可以正常工作，因此密闭型GEM探测器稳定工作周期为8个月。