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为了在更深层次上研究量子色动力学（Quantum ChromoDynamics,QCD）的相变过程及寻找可能存在的QCD相变临界点,RHIC STAR计划在一期能量扫描结束后对探测器进行升级,其中内扇区时间投影室iTPC成为此次升级的核心部分。iTPC升级项目计划把内扇区丝室读出覆盖率由20%提升至100%并升级相应的读出电子学。探测器经过升级后预期将获得更好的动量分辨率,更好的dE/dx分辨率,并在高快度区间（1<|η|<1.5）大幅提升对粒子径迹的重建效率。在iTPC展开量产工作前,考虑到升级指标对多丝正比室三层丝面的严苛要求,分别为其搭建了绕丝系统和丝张力测试系统并实现了自动化。经过对其精度和稳定度的测试,发现这两套系统均可以达到较高的物理精度要求。针对绕丝过程中出现的丝张力不均匀现象,使用ANSYS对丝框进行受力变形分析后基于Lab VIEW开发出一套张力实时补偿模块成功解决了该难题。iTPC进入正式的批量生产阶段后,每个生产环节都得到了严格的把控。在性能测试环节,为其搭建了一整套硬件设备,整个测试基于55Fe放射源及高频X射线管,并辅以多道脉冲分析仪、示波器、STAR电子学等先进数据采集仪器。对于iTPC的性能测试主要分为丝端读出测试和pad读出测试。在丝端读出测试中,探测器的增益可以稳定在2500左右（阳极丝工作电压1120V）且在这个增益附近具有良好的正比性,增益均匀性好于2%,能量分辨率可以达到1%左右。在高强度X射线辐照下（X射线频率2.3×105HZ,射线管电压25kV,射线管电流500μA）,探测器可以稳定工作并且漏电流保持在500nA左右。在使用STAR电子学系统对pad读出的测试中发现iTPC每个pad的本底在35至60ADC内浮动,pad感应全信号电量与阳极丝信号电量比达到1:1.98,PRF响应函数峰值即单pad与阳极丝信号电量最大占比最大达到30%左右,且位置分辨率达到2.5mm左右。后期将iTPC运往BNL实验室进行Run-18测试并经过200GeV Isobar和27GeV Au+Au事例重建后发现,和比于旧的iTPC,升级后的iTPC其打击点数由最多的45个提升至72个。横动量PT的测量阈值降为60MeV/c,赝快度接受区间η向前延伸了0.4个单位,并且dE/dx分辨率也都得到了明显的提升。截止到2019年2月,STAR完成了对全部iTPC探测器的安装调试工作并正式开启了二期能量扫描计划,STAR iTPC升级项目顺利完成。相较于目前世界上正在运行的对撞机,未来的对撞机（比如EIC）将具有高出几个量级的亮度及碰撞率,而传统的多丝正比室由于其开关门机制会周期性的带来一段延迟时间使探测器无法读出,所以开发一种可连续读出的时间投影室便成为一项研发任务。经过STAR iTPC升级项目,我们在此基础上设想一种新型时间投影室结构:保留阳极丝,撤换掉阴极丝和门极丝,摒弃掉传统多丝正比室的开关门机制,取而代之的是气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier,GEM）。这样阳极丝依然提供主要的信号放大作用,一层或多层GEM在较低的工作电压下工作提供辅助放大并主要用来抑制阳离子的回流,从而实现信号的连续读出以适应高亮度环境。探测器搭建完毕后,其余的硬件系统如多道脉冲分析仪测试系统、混气系统、温度及压强监控系统也同时建立起来。根据GEM上孔的正六边形排列规则,作者分别尝试了两种交叠方案,第一种双层GEM平移交叠方案可以在模拟中达到100%的交叠状态,但是在实验中却受制于装配精度而不适合实际应用,只能作为模拟理论的参考。第二种双层G E M旋转交叠方案受装配精度的影响较小,此方案在性能测试环节中得到了实际应用。在APDL及Garfield++模拟的帮助下,首先对单层GEM及双层GEM的电子及阳离子的传输规律、电子的收集效率、电子的提取效率、增益等重要属性进行了模拟并得到了量化结果。在最终对双层GEM加阳极丝面的模拟中发现该配置在整个模拟过程中表现稳定,经过电场优化,可以将阳离子回流比率压制到较低的水准。其中和STAR TPC环境变量类似的参数（气体组分、温度、气压等）也都被证明可以为探测器提供稳定的工作环境。经过全面的性能测试发现探测器有效增益随着阳极丝电压升高（固定GEM工作电压）而呈指数增长,工作电压由940V升至1120V的过程中,探测器的有效增益由2500左右提升至44000左右。其中低有效增益更符合探测器的实际应用,在有效增益2500左右时,探测器的能量分辨率可以达到10%左右。对IBF的测量精度可以达到5%左右,当漂移区场强设置为O.1kV/cm,传输区场强设置为4.0kV/cm,阳极丝工作电压设置为940V,双层GEM工作电压设置为255V时,阳离子回流比率可以被抑制到最好的0.58%,此时参数∈（即Gcff*IBF）可以达到14左右。经过对该新型时间投影室在实际工作环境下将带来的空间阳离子密度分布的评估后,发现该探测器设计方案未来在EIC上的e+p碰撞中得到实际应用的潜力是最大的,虽然EIC的碰撞率足够高,但e+p碰撞的事例多重数却远远小于p+p碰撞,且明显低于Au+Au碰撞。最后带来的空间电荷密度将类似于目前RHIC-STAR上的Au+Au碰撞。这个量级的空间电荷密度处于可以接受的范围,因此该设计可以作为未来在EIC上得到应用的方案之一。