为适应大功率微波真空电子器件对大电流密度、高稳定性热阴极的发展要求，本论文研制了一种新型双层膜钡钨阴极(Os-W／Re和Os-Ru／Re双层膜钡钨阴极)。 本文在对覆膜钡钨阴极的构成及其制备、检验技术进行分析研究的基础上，以提供大发射电流密度为目标，对覆膜钡钨阴极的膜层进行了重点研究。 覆膜钡钨阴极具有很强的电子发射能力，但无论是最初的单元膜阴极、双元合金膜阴极，还是后来C．S．AresFang等人提出的三元合金膜阴极，都为单层膜钡钨阴极。本文选用Re作为双层膜钡钨阴极的底层膜，用Os-W或Os-Ru双元合金膜作阴极的项层膜，研制成功了一种新型的双层膜钡钨阴极——Os-W／Re和Os-Ru／Re双层膜钡钨阴极。 对Os-W、Os-Ru双元合金膜钡钨阴极和OS-W／Re、Os-Ru／Re双层膜钡钨阴极的热电子发射特性进行了测试，并对单层膜钡钨阴极和双层膜钡钨阴极的发射特性测试结果进行了分析，发现Os-W／Re、Os-Ru／Re双层膜阴极的发射性能明显优于双元合金膜阴极。 从分析覆膜钡钨阴极薄膜的机械性能——附着力和内应力入手，分析了薄膜产生开裂的原因。对Os-W、Os-Ru膜钡钨阴极和Os-W／Re、Os-Ru／Re双层膜钡钨阴极老炼前后的表面进行扫描电镜(SEM)分析，发现双层膜阴极老炼后薄膜不开裂，表面薄膜状况好于单层膜阴极表面状况。表明中间膜Re的加入使表面Os-W膜或Os-Ru膜的附着力增加，因此提高阴极工作的稳定性和可靠性。 为了深入理解双层膜钡钨阴极的发射机理，本文对Os-W双元膜和Os-W／Re双层膜钡钨阴极的表面成分及Ba的化合态进行了X射线光电子谱(XPS)分析。结果表明：Os-W／Re双层膜钡钨阴极与Os-W双元膜钡钨阴极相比具有较好的电子发射能力正是由于阴极表面三元合金膜(Os-W-Re)的形成。