随着我国经济的飞速发展,核能核技术应用被广泛用于工业、农业、医疗、教育和科研等领域。放射源与放射性同位素源的大量使用为我国的经济发展和社会进步提供了重要动力,但是由放射源丢失而引发的放射性事故也时有发生,其中一些事故不仅污染了生态环境,还危及了公众的身体健康。如果放射源长期流失社会或被不法之徒用于进行犯罪活动,将不可避免地引起人民群众的恐核心理,影响社会的正常秩序。因此,如何在短时间内准确定位丢失的放射源是一个目前急需解决的问题。探测伽马射线的方向型探测器具有定向精度高的优点,在一定距离内通过数次测量就能分辨出射线的入射角度,进而较为精确地得到放射源的方向信息。基于伽马射线方向探测器的这个优点,本文设计了一种三NaI（Tl）晶体探测器的伽马射线方向探测器用于放射源的定位,主要内容分为以下两个部分:（1）三NaI（Tl）晶体探测器的模型设计与模拟仿真文章完成了三NaI（Tl）晶体探测器的模型设计,使用蒙特卡洛的方法对三探测器在单源辐射场中的情况进行了模拟仿真,讨论了探测距离、晶体尺寸、射线能量对探测器角度分辨的影响;模拟仿真了三探测器在单源、双源辐射场的定位,并对多源辐射场中的放射源进行了区分。使用MCNP5程序的模拟结果表明:设计的三NaI（Tl）晶体探测器可以在辐射异常区域内确定入射射线的方向;使用全能峰占比法后,在远距离探测情况下可以有效消除源与探测器间距对角度分辨的影响;在一定程度上增大晶体尺寸,能够较好解决对于源强较弱的放射源定位;对于不同射线能量的放射源其角度分辨良好;在单源辐射场中定位时,对于¹³⁷Cs源,三NaI（Tl）晶体探测器在空气吸收剂量率≥7.31×10^3-μGy/h处,定位角度偏差≤0.69°,定位位置相对偏差约为2.6%;在¹³⁷Cs源与⁶⁰Co源的混合辐射场定位时,探测器在空气吸收剂量率≥5.21×10^2-μGy/h处,137Cs源的定位角度偏差≤0.96°,定位位置相对偏差约为6.5%;⁶⁰Co源的定位角度偏差≤0.81°,定位位置相对偏差约为2.8%;探测器能对多放射源产生的辐射场进行放射源的种类区分,对相距约10 cm的两放射源其区分效果较好。（2）三NaI（Tl）晶体探测器的定位实验研究设计实验验证三NaI（Tl）晶体探测器定位的可靠性,实验分析了三探测器对入射粒子方向变化的方向响应,源与探测器间距对角度分辨的影响,并进行了放射源定位实验。实验结果表明对于1.36×10⁶ Bq的¹³⁷Cs源,探测距离在240 cm—400 cm处的角度偏差总体呈现一种较为稳定的态势,表明全能峰占比法可较好的消除源与探测器间距对角度分辨的影响;放射源定位实验中对于1.36×10⁶ Bq的¹³⁷Cs源距离三探测器中心约为2.58 m,测量的最大角度偏差≤1.72°,定位位置的相对偏差为3.71%。