X射线自由电子激光，是一种基于电子直线加速器的新型光源，具有超高亮度、超短脉冲、强相干性等特征，这些特征使得X射线自由电子激光装置在众多科学前沿领域有广泛的应用，包括生命科学、材料科学、环境科学等。随着自由电子激光装置的发展，国际上对于装置建设的重点转移到性价比上，利用有限的资源建设高性能的装置。在这样的大背景下，紧凑型自由电子激光装置应运而生。目前，对于自由电子激光装置而言，为了获得更高的亮度，需要更短束团长度和更低束团发射度，而为了满足超短束团长度的测量的需求，具有高偏转梯度的X波段行波偏转结构则是不可缺少的一项关键设备。偏转腔测量束团长度是一种高效、稳定、高精度的测量手段。偏转腔测量束团长度的原理是利用偏转腔中产生的高强度的横向电场将束团纵向长度测量转化为横向尺寸的测量。偏转腔中的工作模式是HEM11模，由于存在极化简并现象，分离两个极化简并模是研制偏转腔的首要问题，根据SLAC、CERN、KEK等机构的研究经验，对不同类型的模式稳定方案进行了分析对比，寻找最优化的方案。本论文详细论述了X波段偏转结构的设计研究工作，通过前期调研工作，选择X波段行波偏转结构设计方案，利用软件仿真技术完成了结构的模拟工作，并对结构的参数进行了优化，最终得到偏转梯度更高的腔体设计。腔体加工完成后，建立了实验冷测平台，对微波参数进行了测量，对腔体进行了适量修正；建立了偏转腔耦合器的实验测量方案，利用已有的关键技术使调谐过程变得简单，改善耦合器加工模型。同时，完成了国内首根X波段偏转结构的研制，积累了整套研制高精度结构的经验，从初始设计，到加工、焊接、实验测量，为以后高梯度结构的研究和加工打下基础。其次，在非谐振微扰测量调谐加速结构的基础上，发展并拓展了非谐振微扰调谐技术，应用于调谐长周期行波偏转结构。进行了新型微扰体的制作，并对微扰体进行了一系列的定标等实验研究，利用非谐振微扰测量系统和自制的微扰体，进行了S波段偏转腔的场分布测量，通过实验与模拟的对比，证明了该方案的可行性后，重新制作了适合X波段偏转结构测量的笼子微扰体，并成功用于X波段偏转结构整管的测量与调谐。最后，本论文进一步展望，将研制成功的X波段偏转结构用于软X射线自由电子激光装置（SXFEL），提出了双模运行的可极化偏转结构，可用于束团诊断和束流操控，将进一步发展该类型偏转结构。