中子照相技术是一项重要的无损检测(NDT或NDI)技术，在军事、航空航天、工业、地质、生物、考古等等方面有着不可替代的作用。中子层析照相技术是较为先进的中子照相技术，利用先进的数字技术将物体内部结构完整展现出来。本文的目的是研究中子层析照相技术的投影数据采集、投影数字图像的预处理，以及数字图像重建技术，为搭建一个照相形式多样、技术先进的中子照相技术研究、实验、服务平台提供技术支撑。获取高质量的数字投影图像是中子层析照相成功的基本保障，这就需要去除或减少白点噪声。本文利用实验、理论、模拟和对比等方法研究了CCD(charge Coupled Device)的屏蔽方案，解决了CCD在辐射场中的屏蔽问题，减少了因辐照损伤引起的白点噪声。本文开展了中子照相的MCNP数值模拟研究，作为分析影响数字投影图像质量因素的新工具。本文介绍了热中子照相的MCNP数值模拟方法，模拟了300~#堆Maxwell谱热中子束穿透样品射到转换屏的过程，通过模拟得到了清晰的图像，对比数值模拟与该样品在300~#堆中子照相装置上实验的结果，数值模拟结果图像与实验结果图像非常相似。借助数值模拟方法分析了散射中子对中子照相结果的影响，实验和模拟结果显示散射中子对结果图像的影响符合同样的规律，随着样品与转换屏之间的距离的增大，散射中子对结果图像的影响越来越小，当样品与转换屏之间的距离为样品尺寸的两倍时可以忽略散射中子的影响。给出了热中子对铝、铅、铁、铜的穿透能力。分析了引起模拟与实验结果不同的原因，得出结论该数值模拟方法可信可行，可以用作中子照相技术研究的工具。在图像重建前，需要对投影图像进行预处理，以消除系统噪声、本底噪声、疵点噪声、堆功率波动噪声等，构成重建图像所需的数据结构。本文对投影图像进行了噪声分析，结合在300~#反应堆在线中子照相装置上的实验，对数字投影图像进行了中值滤波、归一化处理等分析研究。结果表明这些图像处理分析方法可以有效地降低噪声，改善图像质量，对提高重建图像质量有较大帮助。本文介绍了中子层析照相的原理、国外中子层析照相的发展现状，阐述了层析重建的原理、方法，结合中子照相的特点对重建前的图像预处理进行了研究。介绍了国内首次中子层析照相实验，该实验在300~#反应堆在线中子照相装置上进行，采样带孔铝圆柱作为样品，得到了首张中子层析重建图像。尽管投影的视角较少，实验装置简单，操作误差较大，铝对中子的反差灵敏度较低，重建结果图像质量仍比预想的要好。结果表明所采用的中子层析照相技术方案是合理、可行的。为将要建立的中子层析照相装置提供了较好的技术储备和支撑。