中子管是研究中子物理和中子应用技术的重要工具,其工作原理是通过氘氚聚变反应产生能量为2.5 MeV或14 MeV的中子。其广泛应用于中子石油测井、爆炸物及毒品检测、原子核物理、反应堆物理、放射化学和医学、快中子生物学效应及辐照育种、核数据测量等方面。离子源、引出系统、靶是中子管的重要参数,合适的磁路系统可以改善离子源内粒子分布,从而产生致密等离子体,提高中子产额。中子管引出束流参数对不同的应用有不同的特殊要求。如爆炸物和毒品检测方面就要求带伴随α探测器标记中子管,α粒子的成像技术具有较高的空间分辨本领和较强的识别能力,根据α粒子的飞行时间和方向可推断其位置。因此离子束聚焦的研究对标记中子发展有重要意义。而中子辐照育种则是利用大量的中子对种子进行物理辐射,诱发其染色体的数量、结构和行为变异,从而在基础上进一步培育出新的种质资源。因此需要高产额的强流中子管发射大量的中子,且离子束要求大面积分散且均匀。本文通过CST Studio Suite进行磁场仿真,改变潘宁离子源内部磁场结构,从而产生致密等离子体,进而优化潘宁离子源,提高中子产额。针对标记中子管设计一种引出结构,使离子聚焦能满足标记中子小靶点要求。通过改变三电极位置、电压、改变引出极倒角形状、离子源磁场和电场等参数,确定小靶点最佳引出参数,设计静电罩装置成功抑制二次电子。为提高密封型中子管的束流强度,设计一种用于中子管的微波离子源新结构,并对微波负离子源束流引出进行模拟。研究微波离子源磁场,利用磁场对快电子进行约束俘获,设计多联线磁路系统,提高离子源腔体里等离子体密度。为提高负离子束流品质设计磁性过滤器和多孔引出结构。针对东北师范大学NT50型中子管,对其潘宁离子源及引出系统各参数进行结构设计,最终实现半径为1mm小靶点,对标记中子管的设计提供借鉴意义。在微波中子管引出系统中设计磁性过滤器有效地过滤引出束流中的电子,使束流利用率几乎达到100%,引出强流离子束。多孔引出结构改善靶热负载的均匀性,延长靶寿命。并且多孔结构能有效减小靶对离子源内部的干扰,稳定性较好,可用于制备性能良好的中子管。本文通过研究不同离子源及引出系统结构,从而优化密封型中子管,为以后考虑替换离子源奠定基础。