核设施退役是核反应堆生命周期的最后一个环节,也是最为重要的一个环节。当前我国核设施退役源项调查和现场管理方面,亟需发展新的技术手段以代替辐射热点测量中的人工操作。人工作业时,辐射场测量耗时长、效率低、作业人员受照剂量高。而康普顿成像技术具有视野范围广、便携以及能量范围宽等优势,可采用康普顿相机实现快速核辐射场的测量。本论文的主要研究内容是基于康普顿成像技术的基本原理,针对核退役应用场景开展康普顿成像关键技术研究,为核设施退役自动化监测提供技术储备。本论文核心工作围绕康普顿成像关键技术展开:（1）首先基于模型和分析计算等方法,研究了康普顿成像的基本物理过程,为成像系统的研制提供了理论基础。通过分析和总结康普顿成像物理过程以及康普顿成像关键性能指标,对成像算法以及性能指标的影响因素展开了研究。进而开展了双层探测器架构的康普顿成像系统研制工作,基于对闪烁晶体特性和不同闪烁体材料性能的对比以及探测器位置分辨能力对成像结果的影响分析,提出了由阵列式掺铈钆铝镓石榴石（GAGG（Ce））晶体耦合Si-PM阵列为基础的相机基本结构;为方便剔除无效事件,采用行/列读出电路对探测器输出进行简化,并针对该读出电路提出了一种位置读出方法——响应函数法。通过实验验证,响应函数法可有效抑制传统重心法的边缘效应。最后通过数据采集系统将探测器数据发送给PC端进行数据处理以及图像重建工作,从而构建了康普顿成像系统。（2）样机性能测试,包括探测器性能以及成像系统性能的评估。探测器性能方面,所研制相机的能量分辨率为6%±0.6%@662 ke V（FWHM）,位置分辨率为2.2mm,探测器能量线性良好（线性拟合优度R~2=0.991）;成像性能方面,对于活度为0.3 m Ci的137Cs点源,放置在成像系统正前方3.4 m处成像系统角分辨率为7°（JND）。最后针对应用场景进行了模拟实验,结果表明,所研制的康普顿相机可在±60°视场范围内同时对多个放射源进行成像定位。综上,本论文基于对康普顿成像技术的基本原理,开展了面向核设施退役场景的康普顿成像关键技术研究,搭建了康普顿成像系统并获得了系统性能指标。实验结果表明,该技术在核退役应用场景具有良好的应用前景,对于提高我国放射性测量和辐射防护技术自动化具有重要的意义。