中子成像技术是现有的重要无损检测技术之一,已经在航空航天技术、核工业、军事、考古、农业等领域广泛应用。与X射线成像技术和γ射线成像技术相比,中子成像技术有其独有的特点和优势,因此成为其重要补充技术。但是中子成像技术发展时间较短,在很多方面都有待进一步研究和发展。在中子成像装置中,中子准直器的好坏对成像的分辨率、曝光时间有很大的影响,因此中子准直系统的研究与发展是中子成像技术发展的重要内容。本文使用MCNP程序对中子准直系统进行研究和设计,根据目前常见的准直器结构的不足之处,提出准直器的改进结构,在该结构下对中子慢化和准直、杂散中子和散射中子的降低、热中子传输过程的保护、中子γ比的提高进行研究和设计,完成准直器各部分材料和结构尺寸的优化选择和设计。在模拟研究的过程中,以反应堆作为中子源,源的能量分布采用热中子麦克斯韦裂变谱,针对反应堆发射的中子,对准直系统的中子慢化体、中子屏蔽体、孔道衬里、孔道填充气体、γ射线屏蔽体进行模拟设计。模拟研究中,通过对比不同材料、结构尺寸,依次完成准直系统的研究和模拟设计,通过对比视场范围内的中子平均通量、热中子比例、中子γ比和视场范围内外的中子平均通量差,最终确定准直系统的设计方案。最终确定准直系统设计方案以14cm的水为中子慢化剂,准直器入口直径2cm,全长70cm,准直比为35,视场直径12cm。准直器壁体由聚乙烯、碳化硼、铅三层组成,准直孔道由截锥、大半径圆柱体、小半径圆柱体三部分构成,大小圆柱体的半径差在孔道后端形成屏蔽结构,该屏蔽结构厚35cm,其中聚乙烯24cm,碳化硼厚11cm。孔道内壁涂饰硼砂衬里,孔道内填充氦气。该准直系统在视场范围内可获得的最大中子注量率达到2.6cm-2·s-1,其中热中子占74.94%,视场范围外中子注量率比视场范围内低2个数量级,中子γ比达到2.18×1012cm-2·Sv-1,以上参数均可以满足中子成像技术的要求。