摘要：除中子外,聚变核心同时释放大量高能伽马,其能谱可反映聚变过程的关键物理参数,并为过程诊断提供重要信息.由于聚变伽马的时间与能量特性,需要设计高探测效率及能量分辨率的伽马谱仪.根据高能伽马谱仪的概念设计（gamma-to-electron magnetic spectrometer）,针对该系统中伽马-电子转换靶、电子偏转汇聚、电子探测等关键环节进行优化设计以提高系统探测效率及能量分辨率.其中采用Monte-Carlo程序Geant4模拟研究了伽马-电子转换靶中康普顿散射与多次库仑散射对由转换靶出射电子的能谱与角分布的影响.开发并行遗传算法对复杂几何偏转磁场参数进行优化,得到低强度（小于100 Gauss）复杂边界偏转磁场.根据系统优化设计结果,采用Geant4模拟了该系统对不同能量伽马的响应.此外,还可模拟该系统对特征聚变伽马能谱的测量,结果显示,该系统可在聚变中子产额分别为2.5×1015及1.2×1016条件下,对10—20 MeV高能伽马能谱测量实现能量分辨分别满足0.5 MeV（小于5%）及0.25 MeV（小于2.5%）,说明该系统可用于聚变过程伽马能谱的诊断.

关键词：能谱测量 聚变伽马射线 磁偏转系统 geant4 

单位：中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所; 中国工程物理研究院激光聚变研究中心