正电子素飞行时间谱(Ps-TOF)是一种新型的核分析技术。其在材料表征方面应用广泛，能够有力地辅助分析多孔材料的开孔尺寸、方向及连通性等性质，同时能够对正电子在聚合物等材料中的湮没机制做深入的探究；Ps-TOF也是发展正电子素负粒子束流的基本平台，对于基础物理学、正电子素化学等学科的研究意义重大。　　 本论文设计了基于北京慢正电子强束流的。Ps-TOF谱仪。其安装于原束流线的末端，包括支架、磁场输运系统、超高真空系统、屏蔽系统、探测系统、高压真空馈入和高精度送样系统等。谱仪的各项参数达到设计指标，真空度为10-7Pa；真空管道和磁场线圈与原束流传输管道同轴，轴线距离地面1.2 m；铅屏蔽体、闪烁体及光电倍增管部分密封避光状况良好；高压真空馈入部件保证了安全性及更换样品的方便，可实现-10 kV的高压导入；送样机械精度达到0.1 mm。对于核心探测系统，针对其特点及需求，提出了新的闪烁体几何构型，采用增加辅助反射面的方法提高光收集效率，进而提高探测效率。Geant4模拟计算结果显示：此设计能在保证时间分辨的情况下，大幅提升探测系统的效率，与常用锥形闪烁体相比，在闪烁体体积相同的情况下，效率提升可达22.1％。针对Ps-TOF谱仪四探头探测系统，对其电子学系统作出了设计，利用北京慢正电子强束流微束团化装置及探测系统的四通道转单通道模块来实现时间信号的获取。　　 正电子寿命-动量关联谱技术(AMOC)是一种正电子时间相关的重要多参数符合测试技术，可对正电子素湮没行为的深入研究提供有力支持。束流强度和探测系统符合效率偏低是实现其在慢正电子束流上应用的最大限制。本论文提出利用HPGe同时实现时间终止道及能量道探测的功能，减少一路符合信号，并通过提升起始道探测器效率来实现符合效率的大幅提高，同时保证时间分辨。在常规AMOC谱仪上实现了寿命谱分辨率好于2ns时，系统的计数效率达到20 cps/u Ci，并将此技术在慢正电子束流上进行了应用，同轴型HPGe探测器的调试结果表明此方法是行之有效的。