散裂中子源是国际前沿的多学科应用的大型科研平台,是研究物质微观结构和运动规律的重要科研装置。我国在“十二五”期间建设的中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）,和正在运行的美国、日本以及英国散裂中子源一起,构成世界四大脉冲散裂中子源。中国散裂中子源给国内的科技发展提供了良好的实验平台。世界上现有的散裂中子源装置具有的共同特点是:利用高能量、高功率质子束流轰击重金属元素靶,通过散裂反应产生大量的中子。随着散裂中子源的打靶束流功率不断提升,现有的靶前质子束流束斑的监测难度越来越大,需要寻找更加有效的方法解决此问题。本文基于小孔成像原理的高功率靶前质子束束斑成像研究,有望成为解决这个世界级难题的方法之一,对于现有的或者未来新建的高功率散裂靶站装置具有非常重要的应用前景。本文计算了靶面反角方向出射的次级中子束,利用小孔成像的原理在远处得到中子分布的像,再根据中子分布与质子分布之间的关联,结合图像重建算法,间接得到靶前质子束流束斑的二维分布。这个方法能够让成像系统远离靶附近的强辐射区域,可以延长成像系统的使用寿命;且在远处的成像系统,不需要停机即可维护,具有实时监测的能力;可以实现质子束斑真正的二维分布监测,更加直观准确。本文通过蒙特卡罗程序FLUKA,模拟了高功率质子轰击重元素靶的过程。通过对次级中子的坐标、能量等信息的采集分析,得到次级中子的分布特点。并与靶前入射质子束流分布进行比较,证实了次级中子能够反映靶前入射质子束流分布特征,最好的空间分辨率约为1 mm。通过对靶面出射中子的分布情况做进一步分析,得到靶面出射中子分布与靶前入射质子束流束斑分布之间的转化关系,利用小孔成像原理得到远处中子束斑分布的实际情况。将远处中子分布做ART算法图像重建,得到靶前入射质子束斑的分布,从理论上证实了基于小孔成像原理重建靶前质子束斑分布的可能性。本文基于小孔成像原理利用次级中子成像法重建入射质子束流束斑分布的思想,这是一种全新的解决靶前高功率质子束流监测的方法,在国际上首次开展此类方法研究。对解决高功率质子束流监测难题具有重要的参考价值,未来也有很好的工程应用价值。