随着核科学技术的飞速发展及其应用领域日益成熟,核材料的识别管控在国家安全中的地位愈发重要。时间关联测量技术用于核材料识别具有广泛的应用前景。本文的主要工作如下:首先,通过实验对新型塑料闪烁体EJ299-33A封装后的探测器性能进行系统研究。利用三种γ源,对探测器的进行能量刻度;通过电荷比较法,研究探测器的粒子脉冲形状甄别能力,检验EJ299-33A塑料闪烁体探测器用于n/γ混合辐射场测量的性能。其次,通过模拟电路与数字化电路两种方法搭建基于EJ299-33A塑闪探测器的时间关联测量系统,基于⁶⁰Co和²²Na源的测量结果表明,该系统具有<1ns的时间分辨能力。在相同实验条件下,对两种电路用于时间关联测量性能的优缺点进行验证比较,数字化数据获取系统能够保证实验条件相同情况下,一次实验可反演不同阈值条件的实验数据,效率高、可靠性强。进而,对时间分辨能量阈值依赖关系进行研究,获取时间关联测量中探测器的系统响应。此外,对用于时间分辨标定的⁶⁰Co与²²Na源进行对比试验,对²²Na源并不适用于时间分辨标定的展宽因素进行了讨论和验证。再次,应用数字化时间关联测量系统对自发裂变放射源²⁵²Cf n/γ混合辐射场进行时间关联测量,验证了EJ299-33A时间关联测量系统用于核材料时间关联测量的可行性。开展Am-Li源以及屏蔽条件下²⁵²Cf源的核材料模拟测量实验,系统对于核材料能够有效识别。进一步,通过MATLAB编写后处理程序,实现了时间关联谱的成分解耦,并成功提取不同组分的时间关联特征量;同时,对不同屏蔽条件、能量阈值以及距离条件下的特征量变化特征进行分析研究。通过MCNP模拟EJ299-33A时间关联测量系统对²⁵²Cf源的探测,得到了时间关联成分模拟值,与实验值相一致。实验系统的快时间分辨特性以及特征值的准确性得到仿真模拟的验证。在缺乏实验条件的情况下,可以通过MCNP模拟获取时间关联特征量。最后,开展²⁵²Cf源活度的理论计算研究,通过时间关联实验特征量提取探索符合测量方法的可行性。