宇宙线的起源、加速及传播机制是宇宙线物理中的基本问题，但目前仍未能得到确定的回答。高能伽马天文是宇宙线领域最为活跃的学科之一。例如大家熟知的Fermi卫星实验、H.E.S.S.及CTA切伦科夫望远镜阵列以及Milagro及Asγ等EAS阵列等均为高能天文领域的代表性实验。尤其是随着切伦科夫技术的发展和H.E.S.S.实验的进行，使得人们探测到的TeV以上的γ源已经达到了200多个，但仍未能解决宇宙线物理中的基本问题。基于此背景，我国科学家提出了大型高海拔宇宙线观测站(LHAASO)计划，进行高能γ源巡天寻找，对宇宙线能谱进行高精度的连续测量，以期解决宇宙线的起源、加速及传播机制等基本问题。　　LHAASO由平方公里阵列(KM2A)、水切伦科夫阵列(WCDA)和广角切伦科夫望远镜阵列(WFCTA)组成。KM2A为LHAASO的主体阵列，用于实现对北天区河内高能γ源的巡天扫描，覆盖10TeV～100PeV能量范围。KM2A包含5195个电磁粒子探测器(ED)和1171个地下μ子探测器(MD)。通过MD与ED的符合测试，可以实现在50TeV以上γ与质子的完全区分。ED用于提供高能γ源的能量及方位等信息，为了实现较高的阵列角分辨、能量分辨及较大的能量覆盖范围，需要ED响应单粒子时输出20个光电子，探测效率达到95％以上，时间分辨小于2ns、不同ED间时间同步精度小于500ps，同时动态范围覆盖1～10000粒子/m2的范围。性能良好的的探测器是未来LHAASO获得优质数据的最基本保证，因此阵列搭建之前需要对ED进行细致的设计与研究。　　ED的探测器介质为塑料闪烁体，并使用波长位移光纤进行闪烁光的读出。光纤输出的光信号，经过光电倍增管(PMT)的光电转换和放大，输出到前端电子学进行数字化处理。为了保证ED的性能满足LHAASO的需求，需要对ED中使用到的光电倍增管、闪烁体及波长位移光纤等进行系统的研究。　　作为ED的光电转换及信号放大器件，光电倍增管(PMT)的性能将直接影响到探测器性能。为了保证ED中每一支PMT的性能均能够满足实验需求，我们制定了PMT测试方案并搭建了一套高精度的PMT批量测试系统，以实现未来对5300余支PMT的测试工作。同时，利用PMT批量测试系统对待选PMT进行测试，并由厂家不断改善PMT性能，得到了两种低渡越时间分散(＜2.5ns)、低温度效应(＜0.2％/℃)、高量子效率(＞25％@420nm)的候选管型，以满足未来ED对PMT的需求。对于两种候选管型，分别设计了带有打拿极读出的分压电路，以保证PMT的线性范围满足了大于1163mA的要求，并利用定型阵列运行数据研究分析了打拿极读出方案的可行性。　　闪烁体、光纤及Tyvek反射膜等组成了ED的探测灵敏单元，探测灵敏单元直接影响ED响应单粒子时得到的光电子数。ED可以选择的闪烁体有5种类型，光纤有3种类型，需要对每一种组合方式的探测灵敏单元进行合理的优化，使得ED测试单粒子时得到20个光电子。利用Geant4模拟程序包完成了对探测器的模拟工作，并得到了ED光电子数与闪烁体厚度及光纤数量的关系。结合实验上对不同组合方式的探测灵敏单元的测试结果，完成了对所有方案的优化设计。实验过程中发现光纤数量少于20时，ED的时间分辨无法满足小于2ns的要求，同时闪烁体厚度小于1cm时，其机械强度可能存在一定的问题，以此为依据，在所有的优化方案中，挑选了最终可行的探测灵敏单元组成方案。　　最后，我们搭建了新的ED样机，并对ED样机的性能进行了细致的测试和研究。ED样机使用了优化后的探测灵敏单元及新选定的PMT，并且在探测器结构及光纤处理工艺上进行了合理的优化，使得探测器制作过程更加简单。新ED样机单粒子响应的光电子数为19.4，时间分辨为1.64ns，探测效率为98.3％，ED样机的各项性能均满足了实验需求。同时，作者对ED性能进行了深入的研究，得到了ED各个组成部分对时间分辨的影响以及ED的噪声来源，为未来相似的闪烁体探测器的研制工作提供一定的参考。　　性能良好的探测器是优质数据的保证，未来LHAASO定能在宇宙线源的寻找方面取得重大突破。