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聚变能源作为一种可选择的清洁能源将在世界未来的能源领域占有一席之地，托卡马克装置作为最有希望实现可控核聚变的一种磁约束装置在最近几十年已经取得了飞速发展。中子能谱仪作为一种有效的聚变等离子体诊断手段，通过分析测量到的中子能谱可以给出很多等离子体参数，例如燃料粒子成分、燃料粒子速度分布和等离子体离子温度等。在聚变实验中，中子主要由D、T等燃料离子产生，在热核聚变中，对于具有麦克斯韦分布的燃料离子，可以通过中子能谱的多普勒展宽得到等离子体离子温度，对于中性束和离子回旋的二次或三次谐频加热，会产生大量的快离子，可以通过中子能谱测量得到快离子速度分布和等离子体加热效果等参数。 为了以上目的已有多种谱仪被应用在托卡马克聚变上，譬如基于飞行时间法的TOFOR装置和基于磁反冲质子法的MPRu。对于国内主要托卡马克装置EAST和HL-2A现阶段约109-1012/S的中子产额，液体闪烁体谱仪由于其高效率、良好的中子、光子甄别能力以及紧凑的形状被首先选择应用在中子能谱诊断上。 中子液闪谱仪的质子-电子响应函数以及脉冲高度谱能量分辨率对于每个独立的探测器都不相同，所以需要准确的刻度。本文利用3个光子源和在北京大学静电加速器上产生的14个准单能中子源准确详细地刻度了一套基于EJ301的液体闪烁体谱仪并得到了该谱仪的响应函数矩阵。为了验证中子液闪谱仪的响应函数矩阵以及它对于D-D热核聚变等离子体发射中子能谱的测量能力，我们利用加速器产生了一个2.45 MeV的中子场，实验证明本工作中使用的液体闪烁体探测器可以适用于等离子体中子能谱测量的需要。 为了将该套EJ301液体闪烁体谱仪应用在我国HL-2A和EAST托卡马克装置上进行等离子体中子能谱诊断，我们设计了专门的屏蔽体用于屏蔽聚变实验大厅复杂的散射中子、光子辐射场合空间磁场。在HL-2A托卡马克装置上用液体闪烁体谱仪测量到的中子能谱结果表明，主要的中子来源于中性束注入带来的快离子与背景等离子体反应产生的中子。在EAST托卡马克装置上用液体闪烁体谱仪测量到的中子能谱结果表明，主要的中子来源于D-D聚变产生的2.45 MeV中子。尽管目前EAST中子产额较低，仍然在困难的条件下通过中子能谱的展宽测量，首次得到了不同加热条件下的等离子体的离子温度。为了研究EAST和HL-2A装置上中子传输造成的从等离子体中心到探测器表面的中子能谱变化，建立了相应的MCNP模型，实验测量到的脉冲高度谱与理论计算得到的脉冲高度谱拟合得很好，证明了模型的可靠性。