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时间投影室(TPC)室一种能同时给出粒子三维径迹,动量和能损信息的高精度探测器。鉴于其出色的粒子鉴别能力,在很多核物理实验中得到广泛应用。为了更好的研究强子物理与核子结构,近代物理研究所将与匈牙利维格纳研究中心合作研发新一代探测器,即基于GEM膜的TPC探测器。为论文工作提供了一个很好的实验平台。本文设计与测试了以GEM探测器为端盖读出器的时间投影室。GEM-TPC以其工作原理简单,位置、时间分辨率高,能够提供粒子的三维径迹等优势,经常用于粒子鉴别或研究强子结构的实验。本文内容主要从以下三个方面进行展开,第一部分是对GEM-TPC结构与原理的介绍,并对电子学系统的读出进行解释。第二个部分是实验仪器的搭建,阐述了测试过程中的实验流程。第三个部分则是对探测器性能的分析,给出了每次运行的漂移时间、计算漂移速度、重建粒子径迹,并拟合出GEM电压与信号大小的关系。经过分析发现,探测器工作稳定,各项性能良好,与在匈牙利用放射源测量时的性能一致。说明该探测器在束流的情况下也能稳定工作。本次实验对于进一步优化GEM-TPC的设计和性能有至关重要的作用。GEM-TPC的读出板设计也为提高探测器的位置分辨率提供了一个新的思路。除此之外,该探测器也可以应用于超核韧致辐射实验。本文关于韧致辐射理论还进行如下研究;文章为实验提供了一个新的思路来研究超核的性质,那就是,通过分析核反应过程中由于韧致辐射发出的光子来了解超核的性质。提出了新的韧致辐射模型,得到了适用于α衰变的考虑多体问题及磁矩的韧致辐射光谱表达式。通过分析正常核210Po及超核211ΛPo α衰变的韧致辐射光谱,发现超核211ΛPo的辐射要大于正常核210Po的辐射,尽管二者差距不大。为了证明是否所有的正常核及其同位素超核(相互作用势最接近)都具有这种差异,对正常核106Te、108Te和超核107ΛTe、109ΛTe α衰变的辐射光谱进行拟合,发现超核的光谱要大于正常核的光谱。造成这种现象的原因可以用超核中超子的磁矩对全韧致辐射谱有贡献来解释。此外,为了探究韧致辐射模型对于重超核和轻超核是否具有同样的适用性,拟合出正常核9Be 9B及超核10ΛBe、10ΛB的辐射光谱,发现超子的磁矩对轻超核辐射光谱的影响要大于对重超核的影响。在确定了α衰变中超子的磁矩会对韧致辐射光谱有影响后,可以通过这种方式找到超核。通过对韧致辐射光谱的分析,为实验上通过韧致辐射研究超核性质提供了新的可能性。