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磁约束聚变是解决全球能源危机的重要途径。DD和DT聚变中子是托卡马克装置中唯一能够逃出的粒子,也是唯一可以透射出装置的粒子。中子诊断在等离子体物理、托卡马克运行、包层设计、氚增殖和辐射防护等研究领域是非常有用和可靠的。通过中子通量监测和能谱诊断,可以获得等离子参数的一系列关键物理信息,包括等离子体温度、快离子份额和杂质水平等。在中子能谱诊断中,探测效率和能量分辨率是两个关键参数。本文对中子飞行时间谱仪的原理进行了分析,并通过模拟计算和实验的方式给出了最终的飞行时间谱仪的设计。由于EAST在今后的中子产额有望进一步提高,考虑到今后的托卡马克中子诊断的需求,能量分别率是优先考虑的参数,同时兼顾飞行时间谱仪的探测效率。本文的具体工作如下：1.分析了中子飞行时间谱仪的原理。本文中的中子飞行时间谱仪采用初级和次级两块塑料闪烁体。经过准直的DD中子入射到初级闪烁体上,散射后的中子入射到次级闪烁体上。初级和次级闪烁体都位于TOF常数球上,这样可以获得最佳的能量分辨率。2.采用蒙卡程序优化设计TOF谱仪的几何结构。蒙卡程序以MCNP5为基础,采用ENDF/B-Ⅵ数据库。计算中考虑了能量分辨率和探测效率的主要影响因素,包括初级闪烁体的厚度d1,初级闪烁体的面积s1,初级闪烁体的倾角φ,散射中子散射角θ,次级闪烁体的厚度d2,次级闪烁体的面积s2,次级闪烁体的长宽比R,TOF常数球的直径D等。最终给出了优化设计的TOF谱仪的结合结构。3.组建了电子学线路并对电子学模块进行了调试。对9214KB光电倍增管进行了调试,使倍增管达到时间分辨率和增益的最佳状态。利用137Cs对探测器信号输出与射线能量的关系进行了测量,确定了探测器的阈值。采用宇宙射线测量了TOF谱仪的时间分辨率,通过调试,使整套TOF谱仪的时间分辨率达到了500ps,为飞行时间谱仪获得高的能量分辨率提供了保证。4.采用蒙卡程序优化设计了屏蔽体。考虑了EAST装置和大厅环境的影响,针对EAST的几何结构,优化设计了TOF屏蔽体,计算结果表明,该套屏蔽体在加速器大厅的信噪比为4.17：1,实验标定结果也表明,屏蔽体的设计指标满足实验要求。5.利用DD加速器进行实验的标定,表明飞行时间谱仪的能量分辨率为4%,探测效率为2.64×10-3cm2。通过本项工作,掌握了中子飞行时间谱仪的设计方法。