战后遗留的数百万颗地雷在许多国家带来了严重的人道主义问题,探测战争过后遗留的地雷成了国际社会十分关注的问题。在现有的探雷技术中,瞬发γ射线中子活化分析(PGNAA)技术由于其对元素本身进行探测,虚警率相对于其他探测技术较低,已成为一种非常重要的探雷方法。本文从实际需求出发,设计了两种基于PGNAA技术的地雷探测装置,并针对其中一种装置提出了探测地雷位置的方法。首先,利用252Cf中子源设计了一套热中子分析(TNA)探雷装置,结合爆炸物氮元素成分较高的特点,使用氮元素特征信号作为爆炸物是否存在的判定依据,以可检出信号的强弱作为设计准则,通过蒙特卡洛计算方法对该装置的慢化体、反射体、屏蔽体等进行了选择及结构优化设计。其次,基于电可控D-T中子发生器设计了快热中子分析(FNA/TNA)探雷装置,结合爆炸物碳、氮、氧元素含量高于周围背景的特点,使用碳、氮、氧元素特征信号作为爆炸物是否存在的判定依据,通过蒙特卡洛计算方法对该装置的慢化体、反射体及复合屏蔽体等进行了选择及结构优化设计使其同时满足快中子分析和热中子分析要求。最后,利用TNA探雷装置在扫描探测地雷时三个探测器对地雷中氮元素的响应不同的特性,提出了一种爆炸物地雷掩埋位置的定位方法。通过蒙特卡罗软件模拟计算进行验证,结果显示该方法能够有效探测掩埋爆炸物的位置。