空间辐射中子能谱测量对研究太阳活动和宇宙射线有重要意义,同时可用于评估空间中子对航天器元器件的危害及对航天机组人员的辐射防护水平。宇宙空间中子辐射场测量、临近空间中子辐射场以及20km以下的高海拔中子辐射场在测量时受飞行试验平台（空间站、航天器、航空飞机、氦气球飞行平台等）空间以及可输出功率的限制,传统的多球中子谱仪体积大,功耗高,已不能满足使用需求。同时空间中子辐射场射线成分复杂,中子测量设备需具备多种粒子甄别能力。拟设计一套适用于临近空间辐射场中子能谱测量的便携式单球中子谱仪系统。便携式单球中子谱仪系统是在多球中子谱仪的基础上改进而来,多个⁶Li玻璃闪烁体分布在单聚乙烯慢化球两两垂直的三个轴向上,将单球分成多个壳层从而达到类似多球谱仪的测量效果。一对⁶Li、⁷Li玻璃闪烁体布置在球心位置,实现了⁶Li、⁷Li双玻璃闪烁体γ补偿法甄别中子。采用体积小、功耗低、增益高的硅光电倍增管（SiPM）作为锂玻璃闪烁体的光电转换器件。本工作完成了对单球谱仪中子探测器的性能研究,以及对单球谱仪的结构设计和性能研究。分别在γ源和中子源辐射场中对中子探测器的性能做了测试,研究了中子探测器锂玻璃闪烁体与SiPM的耦合方式对中子源测量能谱的影响;利用MCNP5模拟分析了不同直径下基于锂玻璃闪烁体的单球谱仪的响应函数（热能至20MeV）;模拟研究了直径为30cm的单球谱仪的性能;模拟研究了氦气球搭载的飞行试验平台载荷舱对单球谱仪测量临近空间中子辐射场的影响;通过单能中子辐射场对单球谱仪的能量响应做了刻度实验,利用实验响应对模拟响应做了校准,并对²⁴¹Am-Be源中子辐射场做了能谱测量。结果显示,中子探测器采用锂玻璃闪烁体耦合SiPM的方式满足单球谱仪设计需求,采用硅橡胶耦合锂玻璃闪烁体和SiPM的方式利于对中子探测器测量得到的中子能谱进行中子甄别;入射中子能量低于20MeV时,直径为30cm的单球谱仪通过UMG解谱可得到较好的中子能谱解谱结果;对载荷舱内单球谱仪的响应函数做出修正后,可得到合理可靠的解谱结果;单能中子辐射场刻度实验得到的单球谱仪的响应函数与模拟响应规律一致;利用实验校准的响应函数,通过UMG解谱程序对²⁴¹Am-Be源中子辐射场能谱测量结果进行解谱计算,得到合理的解谱结果。