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在高能物理实验中，粒子鉴别主要是通过测定粒子的电荷和质量。对于带电粒子鉴别则可以归结为粒子质量的鉴别。由于粒子质量不能直接测量，一种常用的鉴别方法是通过测量粒子的动量和飞行速度来确定粒子质量。其中动量可以通过径迹探测器(如时间投影室，漂移室)探测粒子在磁场中的偏转轨迹来确定，而飞行速度通过飞行时间探测器(TimeOfFlightdetector,简称TOF)来测定。粒子的飞行时间和粒子质量之间的关系为：m=p/β√1-β2，式中β=v/c=l/ct，这里m为粒子质量，p为粒子动量，l为粒子飞行距离，t为飞行时间。飞行距离一定时，如果能量(或动量)和飞行时间可同时测出，则可以计算出粒子的质量。目前在高能物理实验中，用于测量粒子飞行时间的探测器主要是闪烁体飞行时间探测器和多气隙电阻板室。作者在该论文研究过程中，先后参加了研制中的两个大型高能物理实验STAR和BESⅢ谱仪中TOF性能的研究，主要的研究内容是蒙特卡罗方法模拟研究影响BESⅢ/TOF的性能的因素，和STAR/TOF运行数据分析并研究MRPC的运行模式。
北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)及其探测器—北京谱仪(BESⅢ)是正在建设的国家大科学工程项目。BES实验包含有十分丰富的物理内容，如轻强子谱学、粲夸克偶素谱、粲介子衰变性质、QCD、τ物理、稀有衰变、胶球和其它非纯夸克态寻找等，对理解标准模型起着重要作用。BESⅢ端盖飞行时间谱仪(End-capTime-of-Flight，简称：ETOF)是BESⅢ探测系统中的子探测器之一，其主要物理目标是在1GeV/c动量范围实现对π/k介子2σ分辨，设计要求ETOF本征时间分辨达到110～120ps，其中ETOF探测器的本征时间分辨要求达到80ps。根据BESⅢETOF的设计方案，为了研究各种因素对ETOF本征时间分辨和粒子收集效率的影响，采用CERN最新发展的MonteCarlo模拟软件包(Geant4)对ETOF测量高能带电粒子的性能进行了模拟研究。建立相关的软件环境和模拟框架，给出了ETOF输出信号幅度和本征时间分辨的模拟结果，对塑料闪烁体型号和表面覆盖材料的选取，闪烁体形状的选择，及粒子束流击中闪烁体不同位置等不同条件下ETOF的性能进行了研究，并与宇宙线和束流测试(800MeV电子)结果进行了比较。在此基础上，为了对ETOF的测试结果给出合理的解释，进一步研究了当粒子击中ETOF模块不同位置时，其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联，以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响，并寻找可能的改善时间分辨的方法，为ETOF的研制提供了重要的设计依据。
把标准模型应用和扩展到复杂的有限尺度的动力学系统，是相对论重离子物理的研究方向。美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)的建设，为相对论下重离子对撞物理的研究提供了强有力的工具，使得对粒子物理模型的验证和发展更进一步的理论成为可能。RHIC上的STAR探测装置，致力于寻找夸克-胶子等离子体(Quark-GluonPlasma，QGP)构成的信号，并对在高能量密度下的强相互作用物质的行为进行研究。为了提高STAR探测器的粒子鉴别的能力并获得较为理想的性能/价格比，目前中美正在合作建造多气隙电阻板室(Multi-gapResistivePlateChamber，MRPC)飞行时间探测器。MRPC具有高探测效率、高时间分辨，能够覆盖很大的面积，同时价格低廉的优点。工作在雪崩模式下的MRPC，具有～几百Hz/cm2的计数率能力和很高的探测效率(＞95％)，同时可以满足粒子多重性探测的要求。2003年由科大高能物理组和美国RICE大学合作制作的由28个MRPC模块构成的探测器阵列(TOFr)首次安装在STAR谱仪上，并在其后进行的一系列相对论重离子对撞实验中成功运行，获得了大量的实验数据。为了了解MRPC运行情况和工作机制，应用STAR-TOFr的62GeVAu+Au对撞实验数据，对接收到不同带电粒子(Kaon、Pion、Proton)时MRPC输出信号与带电粒子在MRPC工作气体中的电离能损(dE/dx)数据进行了比较分析，对MRPC工作气体的电离和雪崩特性进行深入的研究。并根据Legler和Riegler建立的气体雪崩模型，使用Magboltz、Garfield等模拟软件，对MRPC气体的电离和雪崩过程进行MonteCarlo模拟，分析探讨了影响MRPC性能的可能原因，并给出了新的研究成果。