中子是空间辐射的重要组成部分,空间辐射中子的能谱测量对于深入了解空间辐射环境、保障航天员的生命健康安全以及航天器的长期稳定运行具有重要意义。空间辐射环境中,除中子外还包含有大量的高能带电粒子以及γ光子等不带电粒子。³He正比计数管等常规的中子能谱探测装置,不具备在中子-带电粒子混合辐射场内甄别中子的能力。同时,航天器舱内空间有限,空间中子能谱测量装置应具备结构紧凑、操作便捷的特点。本工作在调研国内外研究成果的基础上,设计了一套适用于空间辐射中子能谱测量的单球中子能谱仪。单球中子谱仪由多球中子谱仪改进而成,利用单慢化球多对⁶Li-⁷Li玻璃闪烁体的结构,实现类似多球中子谱仪的测量效果。该单球中子能谱仪通过⁶Li与⁷Li闪烁体的响应差异,实现了混合辐射场内中子的甄别。使用MCNP对多个闪烁体探测器布置方案、闪烁体厚度对能量响应的影响进行了研究并考察谱仪的角响应,根据计算结果最终确定了单球中子谱仪的结构以及相关材料的参数。针对多探测器供电和信号读出的需求,设计了可对各探测器工作电压进行单独调节的高压供电电路以及基于电荷分配法的信号读出与采集系统。在中国原子能研究院计量测试部的单能中子参考辐射场中对单球中子能谱仪进行了能量响应校准,并在²⁴¹Am-Be中子场中利用单球中子能谱仪进行了中子能谱测量实验。通过ICRP74号报告给出的注量-剂量当量转换因子得到了所测能谱对应的中子周围剂量当量率,与参考值偏差最大为2.6%。实验结果表明该单球中子能谱仪性能满足辐射防护监测要求。