论文首先总结了宇宙线μ成像的研究背景和现状,同时简单介绍了用于μ成像的蒙特卡罗模拟程序Geant4和径迹重建（POCA-The Point of Closest Approach）方法。采用Geant4模拟了3GeV单能μ在两种典型物质中的散射,给出了μ散射角分布和最可几散射角θ₀,模拟了不同能量的μ在几种典型物质中的最可几散射角的变化曲线。分析了μ散射基本原理,给出了在低原子序数物质背景下分辨高原子序数物质的μ成像依据。构建了海平面μ产生子模型,利用该程序完成了μ能谱和极角抽样,并将模型抽样结果和海平面μ能谱实验数据进行了检验对比。结果显示,构建的海平面μ产生模型得到的抽样结果与实验数据能较好的吻合。通过3GeV单能μ在漂移管（MDT-Monitored Drift Tube）和阻性板（RPC-Resistive PlateChamber）探测器上散射特性的蒙特卡罗模拟研究,完成了用于μ成像探测器的选型,给出了探测器结构及材料的优化数据。运用开发的Geant4程序和Root程序,构建了μ成像探测器系统,采用了径迹重建法POCA对小尺寸反应堆燃料元件的μ成像进行了实际模拟,给出了不同判据条件下的成像视图。模拟成像结果表明,基于将多次库伦散射等效为单次散射的径迹重建方法可以实现燃料元件轮廓成像,但因探测器系统接收度和探测效率等的影响,μ利用效率不高。目前成像时间太长,无法实现快速成像,需尝试和开发新的成像算法。