正电子是电子的反粒子,正负电子湮没谱学是研究材料纳米尺度微观缺陷的重要工具。常见的实验方法包括正电子湮没寿命谱、正电子湮没符合多普勒展宽谱、正电子湮没光子角关联谱、正电子湮没寿命-动量关联谱、慢正电子束流技术等,其中正电子湮没寿命谱是最基本、最常用的技术之一。根据数据采集方式的区别,一般有传统（常规）寿命谱仪和数字化寿命谱仪两种类型。本论文基于常规寿命谱仪的核电子学插件,以及通用多路模数转换采集卡（相当于可编程多路多道分析器）,搭建了一台可重构正电子寿命谱仪,通过设计各种在线数据处理算法,实现了寿命谱仪在功能与性能上的提升。本论文的工作还包括编写寿命谱模拟程序、构建相应的数学模型,以蒙卡模拟研究寿命谱畸变对解谱结果的影响,并通过极限参数模拟得到了一些对实验有重要借鉴意义且无法从实验中直接获得的结论。本论文借助寿命-能量同步测量技术,实现了探测器能窗的软件精确设置,研究了能窗设置对寿命谱解谱结果的影响,从而找到兼顾测试精度与效率的合理能窗设置方案,同时讨论了解谱时的一些注意事项。本工作从原理上对寿命谱畸变进行分析,构建出相应的能量沉积与定时模型,并以模拟寿命谱、Geant4能量沉积模拟进行验证,得到了与实验基本一致的结论。本论文借助软件卡阈技术,开发出两探测器互为起始、终止,能使计数率加倍的“对称寿命谱仪”,提出了基于原始谱峰位拟合的0道位对齐方法,并由模拟研究了 0道位、时间分辨不一致可能带来的问题。本论文尝试了以Kapton薄膜为参考样品的“单边寿命谱”测试,并通过模拟研究了源成分占比升高及不确定性可能带来的影响。本论文还介绍了寿命-能量关联二维谱的测试与应用。本论文基于可重构寿命谱仪平台,在不添加额外硬件设备的情况下,实现了22Na放射源活度的绝对测试,且源强值可与寿命谱同步测得。本工作在理论源强计算公式的基础上,提出了实际测量中的参数修正方法,有效控制了系统误差,使得测试精度可以满足我们的一般需求。本文中使用的各种新方法,可以为设计数字化寿命谱仪提供借鉴,数字化可重构寿命谱仪预期将有更好的性能。本工作中的寿命谱模拟、能量沉积模拟如果与脉冲畸变模拟等技术相互结合,预期将进一步提升模拟的精度。