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由于宇宙线中的μ子在不同物质当中偏转角度分布不同,由此原理可搭建宇宙线成像系统对高Z物质进行成像。搭建宇宙线成像系统,需要研制大面积、高效率、高位置分辨的探测器,以及研究相关的模拟和分析程序。 本论文对大面积阻性板气体室(Resistive Plate Chamber,RPC)进行了研究,设计并测试了一种利用延迟线读出定位、灵敏面积为20 cm×20 cm的大面积玻璃RPC。测试表明此RPC结构简单、工作稳定、可以在雪崩和流光工作模式之间转换,在这两种模式下对宇宙线探测效率均可达95％以上。对此RPC的感应信号包络的研究表明,雪崩信号的包络和流光信号的包络分布有很大差异,雪崩信号的包络大约4 mm宽,而流光信号的包络大约12 mm宽。此结果表明使RPC工作在雪崩模式是达到高位置分辨率的必要途径。根据信号包络的大小设计读出条宽度,使得信号分布在若干根读出条上,再通过延迟线重心读出法可以有效地降低位置测量当中的非线性。 在位置分辨率的测量方面,本论文使用三层RPC探测器,利用宇宙线的直线特性,从三个RPC探测到的投影位置和实测位置之间的残差分布中,得到了大约0.90 mm的位置分辨率测量结果。此结果标志着我们制作的玻璃RPC的位置分辨率处于大面积雪崩型RPC的领先地位,为使用大面积RPC做宇宙线成像奠定了关键技术基础。 本论文对一个RPC同时读出XY2维位置的特性也做了探索,实现了在一层电路板上使用PAD读出同时测量X与Y的位置,探究了RPC二维径迹重建能力,并测量了X与Y方向的位置分辨率。本论文对二维读出的RPC在不同区域的探测效率均匀性也做研究,结果表明研发的RPC的二维位置测量效率在95-98％之间。 在成像算法开发方面,本文模拟了宇宙线对四个RPC探测器组成的探测系统的成像效果。本论文实现了PoCA成像算法(Point of Closest Approachalgorithm),并利用该算法对模拟实验数据进行图像重建,完成了PoCA算法可行性验证,并给出在不同位置分辨率下的成像结果。本论文亦模拟了使用三层探测器的宇宙线成像系统。 本论文对提高雪崩型大面积玻璃RPC的位置分辨率和宇宙线成像系统的搭建开展了创造性的工作,使得此类型的RPC位置分辨率达到亚毫米,从而拓展了这种RPC的应用范围。宇宙线成像系统的模拟、算法开发和相关误差修正的研究工作也为后续搭建成像系统提供了技术基础。