基于场致电子发射原理制作的冷阴极X射线管跟传统的热阴极X射线管相比较，具有能耗低、尺寸小、容易聚焦、反应速度快等优点。随着X射线成像技术得到日益广泛应用和成像技术本身的不断发展，开发这种冷阴极X射线管也成为了当前的研究热点。本论文对冷阴极X射线管的关键技术开展研究，结合当前X射线管的发展方向，将制作出一种适用于X射线管的具强聚焦能力的冷阴极电子枪。 通过测试碳纳米管冷阴极的场发射特性获得：在电场强度为11V／μm时，发射电流达到1.5 mA，电流密度为75 mA／cm。，它适合于X射线管电子源应用。根据对电子枪结构进行电场分布、电子运动轨迹和聚焦特性的模拟结果，制作出了只有单个聚焦极的冷阴极电子枪，研究了其成像聚焦性能，并通过不断地优化电子枪结构，最后从实验上确定当电子枪的结构参数为：Df-Z=1.5 mm、df=16mm、Φfoc=7.0 mm、Da-f=5 mm和聚焦极电压Vfoc=152 V时，电子枪的成像聚焦性能最好，电子束束斑细小(当阴极发射电子区域大小为直径Φ=1.6 mm时，所得到的焦斑直径大小Φ=0.495mm，光斑亮度均匀圆满，准确地反映了阴极的形状。对电子枪所能提供的束流大小及其影响因素进行了研究，实验结果显示束流大小随阴极发射电流的增大呈线性增大；当阳极电压从8 kV升高到14 kV时，电子透过率从34.2％增大到38.2％。研究了阴极直径对电子枪聚焦特性和电子透过率的影响，发现阴极直径对焦斑大小的影响较明显，而对电子透过率基本无影响。最后，构建了X射线的探测系统，并将我们制作出的电子枪应用于X射线的产生，获得了Cu靶的X射线谱。上述结果，对碳纳米管冷阴极在X射线管中的应用有重要指导意义。