超级陶粲装置（Super Tau-Charm Facility,STCF）是我国计划中的新一代高亮度正负电子对撞机,质心对撞能量为2～7GeV,峰值亮度在0.5～1×1035cm-2s-1。STCF的能区为非微扰QCD和微扰QCD过渡区,可以开展非常广泛的物理课题研究,例如量子色动力学（QCD）、强子谱、精确测量电弱相互作用、味物理以及探索标准模型之外的新物理。由于极高的亮度,STCF对于粒子鉴别有了更高的要求:π/K分辨能力在2GeV/c动量下超过4σ、效率高、响应快、抗辐照等。除此之外,有限的空间位置要求探测器结构紧凑,为了不影响外层探测器系统要求探测器使用材质物质的量低等。本文主题是设计一台位于STCF端盖位置的粒子鉴别探测器满足STCF对粒子鉴别的要求。本文调研和比较了各种常用的粒子鉴别手段,其中飞行时间探测技术有着原理简单、结构紧凑的优点,而内部全反射切伦科夫辐射（DIRC）探测技术有着覆盖动量范围广、响应快的特性,本文设计了一种新型DIRC-Like TOF探测器（DTOF）完全结合了两者的优势。DTOF由两个端盖组成,在束流对撞方向上距离顶点约140cm处对称分布,其包含4个扇区,每个扇区由一块大面积石英辐射体和54支微通道板光电倍增管（MCP-PMT）组成,极角覆盖范围为22-36度和144-158度。为了验证其性能,本文使用Geant4进行了模拟,使用几何重建的方法对结果进行分析。结果显示,对于2GeV/c动量下的π/K,DTOF总系统时间分辨好于50ps,DTOF本征时间分辨好于30ps,使用飞行时间似然法进行粒子鉴别的分辨能力好于4σ,满足了 STCF提出的粒子鉴别要求。DTOF的光探测器选择了滨松公司生产的4×4阳极阵列MCP-PMT（Hama-matsu R10754）,本文对其性能进行了详细的研究和测试。测试结果显示了 MCP-PMT具有定时性能好（渡越时间分散tts＜40ps）、增益高（Gain＞106）、暗噪声低（DarkRate＜1kHz）等优点,完全适合于DTOF探测器上单光子探测和定时。另外本文研究了多阳极MCP-PMT的信号串扰问题。实验室观测到串扰分为两类,一类是管内串扰,来自于用一个管子不同像素的串扰振铃;一类是管间串扰,来自两个相邻管子。串扰振铃会导致定时不准,产生假信号,过域时间宽度（TOT）测量错误等问题。本文研究了串扰产生机制并优化,将串扰的影响降到了最低。DTOF电子学系统由前端板、数据控制板、数据集中器以及PXIe机箱组成。其中前端板对信号进行甄别放大数字化,其定时精度是影响整个DTOF探测器性能的关键因素之一。前端板的电路设计更迭过不同版本,每个版本都联合DTOF小型原型机进行了仔细的实验室测试和束流测试。经过对实验结果的分析和比较,前端板最终设计32通道的基于双阈值TOT测量电路的前端板,单通道的平均定时精度约1Ops,满足DTOF电子学要求。基于上述研究,为了验证DTOF方案的可行性,本文研制了一个三分之一扇区的原型机。原型机主要由一个大面积梯型辐射体和6支MCP-PMT构成,封装在金属暗盒内。辐射体是产自贺利氏公司的熔融石英,紫外波段透过率高、光滑度好。6支MCP-PMT均为Hamamatsu R10754,对应着96通道的电子学系统。本文搭建了一个复杂的宇宙线平台用于DTOF原型机测试,平台包括触发探测器、径迹探测器和参考时间探测器。本文完成了搭建、调试匹配、数据获取和分析重建等工作,并使用Geant4对宇宙线测试进行了全模拟,对各个探测器系统的性能做了预期,分析了平台上本底的影响。模拟结果显示参考时间误差为23ps,DTOF系统时间分辨为35ps,本征时间分辨为24ps。在宇宙线平台实验测试中,宇宙线径迹重建的位置分辨可以达到200μm以下,对应角分辨好于1mrad。参考时间经过重建和修正后其定时精度达到28ps,在探测光子数等于9个时DTOF系统时间分辨为40ps,其本征时间分辨可以达到30ps以下。实验结果与模拟结果符合的很好。