依托兰州重粒子储存环装置HIRFL-CSR,可以开展短寿命核素的等时性质量测量。本论文的工作主要为两方面:等时性质量谱仪上TOF探测器的性能改进和T_z=-2短寿命丰质子核素质量测量。在等时性质量测量实验中,TOF探测器即飞行时间探针安装在实验储存环上,用以测量离子在谱仪中的循环周期。TOF探测器的时间分辨极大地影响着谱仪的分辨能力,同时其探测效率和探测信号幅度对次级束的离子鉴别起着辅助作用。对TOF探测器各项性能的实验研究能很好的帮助我们拓展和提升谱仪的性能,并对实验数据分析提供必要的硬件参数。为解决实验中质量刻度的系统性偏差以及提升谱仪质量分辨能力,我们开展了双TOF等时性质量测量实验,通过在储存环直线段两端安装两台TOF探测器实现对离子速度的测量。实验中,TOF探测器的时间性能起着决定性的作用。为保证双TOF实验的顺利开展,我们改进TOF探测器结构并进行了离线测试。同时针对双TOF在线实验中发现的问题,对谱仪也实施了一系列后续改造。等时性模式下短寿命T_z=-2丰质子核素由468.00MeV/u的⁵⁸Ni¹⁹⁺初级束流轰击Be靶产生。针对实验中产额低、注入离子少的特点,改进了数据处理中的筛选条件以提高数据利用率。通过关联离子的信号幅度和探测效率来鉴别离子并排除偶然符合事例,采用加权平移修正方法。首次在实验上测量了⁴⁴Cr、⁴⁶Mn、⁴⁸Fe、⁵⁰Co、⁵²Ni共5个T_z=-2核素的质量,提高了²⁹S、⁴⁰Ti两个核素的质量精度。实验测量得到的质量数据用来检验IMME、FRDM等质量模型。其中:发现在均匀带电球模型假设下,由IMME的一阶、二阶系数分别得到的库仑半径并不相等。目前没有理论可以解释该现象,除库伦相互作用外核力中也可能存在破坏同位旋对称性的成份。本工作中对²⁹S质量的再次测量进一步证实了这一点。因此建议对sd-壳中其它关键的奇异核质量进行重新测量。⁴⁴Cr质量可以通过IMME局域质量关系来预测⁴⁴V同位旋多重态质量,并对系列中⁴⁴Ti的T=2,T=0的两个0⁺同位旋混态进行区分、指认。利用TPC测量得到的β缓发质子能谱,重新构建⁴⁴Cr的衰变纲图。并通过镜像核激发能级的比对进一步加以验证。依据另一次独立测量得到的⁵²Co^g.s.和⁵²Co^isomer质量,发现β缓发质子发射过程中,最强的质子峰并非来源于⁵²Ni超容许β跃迁后布居在的⁵²Co,T=2的同位旋多重态,建议了新的β缓发质子衰变方式并确立了⁵²Co^IAS的质量。利用本次测量的⁵²Ni质量,通过IMME对⁵²Co^IAS和⁵²Mn^IAS的指认进行验证。目前T=2的同位旋五重态系列中,仅有A=8,12,20,24,28,32,36的T_z=-2核素质量为已知,且均为sd壳的偶偶核。本次实验测量了一系列fp壳的T_z=-2核素质量,利用其质量检验IMME公式在T=2,fp壳的适用性。