本发明涉及一种纳米梯度化中子靶及其制备方法,纳米梯度中子靶包括衬底、纳米梯度层以及纳米膜层,所述纳米梯度层位于所述衬底和所述纳米膜层之间,所述纳米梯度层包括多层纳米级厚度的薄膜；从衬底到纳米膜层,所述薄膜的成分呈现纳米级梯度渐变。本发明纳米梯度化中子靶所采用的纳米梯度结构能够有效提高中子靶结合力。本发明创新的将纳米梯度化结构引入中子靶,通过在衬底和纳米膜层之间引入在成分上纳米梯度变化的过渡层,缓解了衬底材料与纳米膜层晶格匹配度差造成膜基结合力不强的问题。同时由于纳米层状结构形成的纳米晶减缓中子靶吸氘或/和吸氚后的体积膨胀问题。