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在研究中子与物质相互作用(n,2n)反应截面测量方法的基础上,提出了采用4π球形3He中子探测器进行(n,2n)反应截面测量的基本方案。采用MCNP程序模拟研究了252Cf中子源条件下3He管探测器探测效率随聚乙烯慢化体厚度、入射中子能量和探测距离的变化规律。探测效率随聚乙烯慢化体厚度的变化规律显示,在由多根3He管组成的用于(n,2n)反应中子测量的4π探测器设计中,聚乙烯慢化体厚度选为大于15cm较为合适；探测效率随入射中子能量的变化规律显示,在聚乙烯慢化体厚度为15cm、探测距离为10cm条件下,对10keV-6MeV能区的中子有较为稳定的探测效率；探测效率随探测距离的变化规律显示,在4π球形中子探测器设计中,如果其它条件允许,应尽可能采取小的探测距离。但是在整体设计中,各方面应该权衡考虑,如果保证3He正比计数管外慢化体的厚度,必将带来源到各个管的距离增大,即探测距离变大；反之,要使探测距离减小,则管外慢化体厚度将变小,都不利于探测效率的提高。为了验证模拟数据的可靠性,采用了252Cf标准中子源,开展了有聚乙烯慢化体条件下3He管探测效率的实验测量。同时,采用MCNP程序模拟了相同条件下3He管的探测效率,并将模拟数据和实验测量数据进行了比较,结果显示,模拟数据和实验测量数据相对偏差为9.504%。完成了所有90根3He管子的脉冲幅度谱的实验测量,并对峰位及峰位计数率进行了统计和分析。测试统计结果显示,峰位和计数率统计分布的标准差分别小于3%和2%,即说明绝大部分管子的性能一致性较好,能够满足4π球形3He管中子探测器设计的基本要求。给出了4π球形3He管中子探测器整体设计方案,采用MCNP程序对其整体性能参数进行了初步模拟研究,给出了4π球形探测器的中子探测效率和中子能量响应曲线。通过中子探测效率分析,确定了探测器慢化体部分的最佳外径尺寸为80cm,内径为21cm。4π探测器的中子能量响应与单根管的中子能量响应比较显示,对于相同能量的入射中子来说,4π探测器中子能量响应比单管提高约50-80倍,4π探测器响应峰值处于1MeV附近,对0.1-4.0MeV能量的中子有较高的响应。运用调整好的结构模型进一步模拟研究了Am-Be源中子在4π球形3He中子探测器中的慢化中子能谱,其主要峰位在3.05,4.70,7.70,9.63MeV,与他人的实验测量结果和计算结果偏差较小。