随着科学技术的进步，在原子分子物理、生命科学、固体物理、材料科学、高能物理与核物理等领域，自旋相关效应的实验研究越来越受到重视，在这些研究中，性能良好的极化电子束探针起着非常关键的作用。七十年代末开始发展的GaAs极化电子源，产生的极化电子束具有极化度高、能散度低、流强大、稳定性高、寿命长、结构紧凑以及可迅速改变极化方向等优良性能，是其它类型的极化电子源远不能及的。它提供的极化电子束探针是研究自旋相关效应的最好工具。 发展GaAs极化电子源实验要求高，技术难度大，目前国际上仅有少数几个实验组致力于此研究，而国内在该领域尚属空白。为此，实验组投入相当大的精力，经过几年极为艰苦的实验探索和努力，本论文终于研制成功国内第一台GaAs极化电子源。它所提供的极化束流非常稳定，能长期工作在9.2～9.8μA之间，束流寿命长达1500小时以上，远好于国际上500-600小时的最好实验结果。 在GaAs极化电子源的研制中，克服了一系列的技术难点，包括长期稳定的超高真空(10-8～10-9pa)环境的实现，超洁净GaAs晶体表面的获得，纯度为99.99％以上且微量的Cs和O2的供给，产生极化束流所必需的负电子亲和势的形成，传输低能极化束流的电子光学系统以及多种磁场的复杂磁屏蔽系统(＜10mG)实现等，其中很多技术在国内尚无可借鉴的成功经验。在实验中，不仅在国际上首次获得了GaAs极化电子源不同激活过程的详细实验比较数据，而且发现，除了通过大量的实验研究以获得关键的参数以及严格的控制程序外，还必须经过多次的激活过程才能获得稳定且长寿命的极化电子束。这些实验探索为进一步的研究工作提供了极为宝贵的经验。 本论文还研制出基于光学Stokes参数的电子束极化度测量仪，以配合GaAs极化电子源及自旋相关效应的实验研究。所完成的工作包括真空机械系统、辐射荧光Stokes参数分析系统、光探测系统、数据获取电子学系统等。同时通过实验控制系统和数据采集与处理软件系统的实现，完成了该仪器实验过程以及数据采集与处理的全自动化计算机管理。在研制中，创新性地提出了多元线性拟合方法采集与处理数据，使只用廉价的国产相位延迟片即可代替价格昂贵的进口液晶相位延迟器。最后，完成了线偏振弱光模拟电子束激发靶原子过程的Stokes参数测量实验，所得结果(P1=0.920，P2=-0.020，P3=-0.012)和理论预期值符合很好，证明研制出的电子束极化度测量仪及发展的多元线性拟合方法是成功的。