本文主要研究5MeV/150kW辐照加速器转换靶物理结构的优化和设计。转换靶是由主靶材、水层及不锈钢基底构成的复合靶。我们依次研究最佳主靶材的选取、最佳水层厚度的计算及不锈钢基底的选择,然后实验验证、完成最终靶的加工。最后,我们运用经验公式计算、蒙特卡罗程序计算与实验测量验证最终靶的各项参数,证明最终设计的转换靶符合实际工程的需要。首先,最佳主靶材的计算。主靶材选取高Z材料钨、金和钽。由于辐照用加速器与无损检测电子直线加速器电子打靶的轫致辐射物理原理相同,因此我们应用蒙特卡罗程序BEAMnrc计算6MeV无损检测电子直线加速器距靶1米处的平面上中心点的剂量率和蒙特卡罗程序MCNP程序验证12MeV无损检测电子直线加速器靶计算的正确性。最后确定能量5MeV在不同材料最大转换效率下的最佳靶厚。其次,水层的优化设计。利用ANASYS CFX,比较侧壁二进二出和窄边截面进出水的温升及压强差,提供可参考的最佳的水层厚度、进出水方式及水的流量要求。最后,基底据实际的耐压要求,对X线的吸收、物理的稳定性及焊接工艺要求选择厚度恰当的不锈钢。综合考虑密封和焊接工艺,完成最终靶的加工。试验验证靶的相关参数,主要包括耐压测试,现场水的流量、进出口水温测量、距靶20厘米平面中心轴处剂量率的测定、相关区域积分剂量的测量及转换效率,验证理论计算结果的正确。