中子能谱在中子物理、辐射防护等领域都占据着重要的地位。随着加速器技术及粒子物理的发展，高能量、大流强的粒子加速器不断出现，随之而来的辐射问题日益严重;在质子、重离子等强子加速器辐射场中，中子辐射占主要地位，中子能量范围覆盖热中子到GeV量级。目前，国内还没有能够测量高能中子的多球中子谱仪，本文在调研国内外中子剂量仪和能谱仪的基础上，研制了一套测量全能区中子能谱的多球中子谱仪。　　本文首先研究了中子探测器能量响应在MCNPX和FLUKA程序中的模拟方法，两者的能响模拟结果进行相互验证。为了提高探测器对高能中子的响应，在传统聚乙烯探测器的基础上，参考“LINUS”探测器的设计思路，在聚乙烯慢化体中加入补偿材料铅，用FLUKA程序模拟不同尺寸聚乙烯、不同慢化体材料组合的Bonner球探测器的能量响应。分析比较计算得到的能响函数曲线，观察不同曲线峰的分布情况，遵循覆盖尽量宽的能量范围的原则，最终确定由9个不同尺寸的聚乙烯探测器和2个加铅探测器组成多球中子谱仪。　　采用3He正比计数管作为探测器的热中子灵敏探测单元，实验研究计数管的结构、坪特性及n-γ分辨特性，为模拟模型的建立及计数管的筛选提供依据。设计、加工及组装上述11个探测器，研制成探头和底座分离的多计数管形式的宽能区多球中子谱仪，具有一定的创新意义。然后，实验研究探测器整机的坪特性和偏压特性，为工作电压和甄别电压的确定提供依据。　　在加速器提供的单能中子源辐射场中，选择两个具有代表意义的探测器进行能量刻度，与模拟计算得到的能响做对比。使用本谱仪对放置在空旷楼顶的Pu-Be中子源进行测量，依据测得的计数率和模拟的能响函数，利用解谱程序进行解谱，得到了与预期一致的中子能谱，并计算注量率和周围剂量当量率，与参考值作比对，偏差都在5％以内。实验结果验证了本论文所研制的扩展型多球中子谱仪在测量辐射场中子能谱时的可靠性。