重复频率运行的二极管是重复频率运行高功率微波系统的一个关键部件[1]。与单脉冲工作的二极管相比,重复频率运行的强流电子束二极管具有不同的特点,对阴极也有不同的要求。碳纤维阴极是一种使用比较广泛,具有优越的发射特性的阴极[2][3][4]。重复频率运行的二极管特性的分析,和碳纤维阴极运用于重复频率运行二极管的研究,有利于重复频率的强流电子束源技术的发展,对高功率微波的发展有重要意义。本文首先分析了重复频率运行的二极管的特性,特别是阴极等离子体中带电粒子的复合过程,得到二极管中带电粒子减少的规律。分析结果表明在考虑阴极等离子体浓度大量减少的情况下,正负离子复合是主要的复合方式,等离子体中带电粒子浓度近似按指数规律减小。并总结出重复频率运行的阴极所需要具备的条件是:产生的等离子体密度和温度低、启动快、寿命长、出气率低、产生的电子束均匀。我们从最基本的电子发射理论出发,并结合重复频率工作的特点对碳纤维阴极的发射机制和发射特性进行了进一步的研究,分析认为碳纤维阴极具有产生的等离子体密度低、温度低、启动快、寿命长、产生的电子束均匀等特点。适合运用于重复频率运行的二极管。根据试验平台的特点,制作了与系统相适应的碳纤维阴极。实验研究了碳纤维阴极在重复频率条件下的特性。测量了碳纤维阴极在100Hz重复频率运行时输出的电子束流,二极管电压。实验测得二极管电压350kV,束流1.96kA。实验表明碳纤维阴极输出束流和二极管电压稳定,重复性好。最后对本文的工作进行了总结,并展望今后的工作。