标准模型成功地描写了宇宙中绝大多数可见物质的基本特征,但由于量子场论非微扰求解的困难和实验条件的限制,人们依然缺乏对核子或强子内部结构的全面了解,缺乏对量子色动力学色禁闭性质的深刻理解。未来高能量高亮度的电子离子对撞机（EIC）上的深度非弹性散射实验将是对核子内部结构和量子色动力学深入研究的重要前沿。EIC上各种物理过程要求对反应中的末态粒子进行高精度测量,其中散射电子的探测几乎对EIC的所有物理课题都有重要的作用。针对EIC对撞实验中电子前向区域（-2（?）η（?）-1）的电子探测和鉴别需求,本论文探讨了一系列实验方法,并提出使用穿越辐射探测器（TRD）来实现这一目标。传统的穿越辐射探测器主要基于以氙气为基础工作气体的多丝正比室（MWPC）,而MWPC的探测精度和计数率能力难以满足未来高能量、高亮度的EIC实验需求。本论文提出了基于厚型气体电子倍增器（THGEM）技术的TRD方案,并基于EIC对TRD的性能需求,研究并发展了 THGEM探测器技术。在论文工作期间,作者搭建了完善的实验测试系统,设计并制作了多种结构的THGEM探测器,使用软X射线详细测试了探测器的增益、能谱、位置分辨,以及探测器增益的均匀性和长时间运行的稳定性。为深入理解THGEM探测增益不稳定的原因,通过有限元方法和Garfield++程序包模拟计算了 THGEM的电荷雪崩放大过程,研究表明电荷在绝缘介质表面堆积（即charging-up效应）是导致增益不稳定的主要因素。通过在THGEM表面沉积高电阻率的类金刚石（DLC）薄膜,消除了 THGEM的增益不稳定现象。THGEM表面金属电极的刻蚀工艺精度控制难度高,是导致THGEM均匀性不好、易打火放电、大面积制作困难的主要原因。本论文利用磁控溅射沉积DLC技术开发了一系列阻性THGEM（RTGEM）制作工艺。RTGEM工艺简单、制作成本低、适合大面积制作,实验结果表明:电阻率和结构合适的RTGEM,其增益和能量分辨率与常规THGEM相当,长期运行更加稳定且具有较好的计数率能力。制作了大面积（20cm×100cm）的RTGEM探测器,增益均匀性好于12%。制作如此大面积的RTGEM探测器,在国际上尚属首次。基于RTGEM和阻性读出阳极,进一步研究了阻性井型探测器（RWELL）,其结构更加紧凑,单级放大结构增益可达104以上。本论文使用GEANT4程序模拟计算了穿越辐射光子在辐射体中的产生以及在气体中的能量沉积特性。基于模拟结果,设计并制作了基于THGEM的TRD探测器原型样机,并配备了中国科学技术大学物理电子学组研制的AGET读出电子学系统。在德国电子同步加速器上,使用1-5GeV的电子束流实验测试了该TRD样机的性能。束流实验使用了基于氩气的工作气体,得到了与模拟一致的测试结果。利用总沉积能量的似然函数法,分析了 TRD的强子抑制能力。根据探测器测试得到的性能参数,模拟表明多层TRD在电子能量1-5GeV时的强子排斥能力达到100倍以上（电子效率90%）。模拟计算还表明,利用穿越辐射在气体中沉积能量的位置信息,可以进一步提升TRD的电子鉴别能力。模拟和束流实验结果表明,基于THGEM的穿越辐射探测器是未来EIC上散射电子的有效鉴别方案选项。