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聚变反应产生的中子能谱携带等离子体中心区域的核心信息,如离子温度和燃料密度等,高性能的脉冲中子能谱诊断技术对聚变研究起着重要的作用。对于DT聚变中子(-14MeV),传统的飞行时间反冲质子谱仪需要较长的飞行距离,对实验空间和中子产额要求较高,且能量分辨率不够理想。磁质子反冲(Magnetic Proton Recoil, MPR)谱仪是近年来出现的一种新型的高性能诊断装置,可以近距离测量较低产额的DT聚变中子能谱,能够用于聚变离子温度和燃料密度的精确诊断。本论文致力于MPR技术的研究,设计了一种紧凑型MPR谱仪的磁分析系统,根据实际条件对系统进行了实验研究。磁分析系统由均匀二极磁场和边缘场在水平面内实现“点-点”聚焦。运用带电粒子束光学理论和计算机软件对系统进行研究,计算了系统的束流传输参数,提出了具体的设计方案,在此基础上建立了带电粒子输运模拟程序,研究了系统的主要性能指标。根据模拟计算获得的带电粒子传输参数,设计了符合现阶段实验条件的实验系统。C形钕铁硼永磁体磁极间隙为3cm,均匀场区场强约为0.792T。测量数据显示,均匀场区和边缘场区磁场分布达到了设计要求。使用实际磁场信息进行的粒子输运模拟计算表明：磁分析系统能实现4—8MeV反冲质子(45°反冲角)的动量分析,在整个能量范围内具有较为一致的分辨率；合适的质子限束光阑条件下,系统最大入射立体角约1.2ms(毫立体角),预计能量分辨率优于3%。为检验磁分析系统的实际性能,使用239Pu放射α源进行了实验研究,测量了不同能量粒子的焦斑分布,研究了不同光阑尺寸和探测器位置等条件下焦斑的变化。实验结果表明,α粒子的运动轨迹(空间位置和偏转角)与理论计算和程序模拟结果一致,系统能量分辨率达到2%,能够很好地分辨5.15MeV和5.47MeV的α粒子。实验同时证明磁分析系统设计是合理的,建立的模拟计算程序为带电粒子分析提供了可靠的依据,为下一阶段的反冲质子实验研究提供了良好的实验基础。结合磁分析系统的实际性能,对MPR谱仪的参数设置和相应的性能进行了分析和计算。MPR谱仪能够测量8—16MeV能量范围内的中子能谱,对于14MeV的准直入射中子具有4.5%的能量分辨率和0.85×10-8的探测效率。