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长期以来，探索新型短脉冲、高亮度电子源倍受关注。热阴极微波电子枪（RF-gun）是新一代高亮度电子源，它具有结构简单、运行可靠、造价低廉等优点，高工作比、热阴极RF-gun的开发和应用研究受到广泛重视。本论文针对高工作比RF-gun中的电子反轰和束流负载两个主要问题，从理论和实验两个方面进行了详细研究，论证了RF-gun高工作比运行的可行性。论文还对国际最新发展的微脉冲电子枪（MPG）工作过程进行了分析，并提出了实验方案。 论文首先分析了缩短首腔和第二腔腔长（就是加聚束段）对抑制反轰的作用，重点讨论了缩短首腔中的电子运动方程，发现对βp＜1的聚束腔，必须对Kim表达式进行修正。用RUNGE-KUTTA法求出电子运动方程的数值解，给出了缩短首腔对增加电子俘获系数、减小电子反轰比较清晰的物理图象。利用反轰加热LaB6阴极，建立了加热功率热力学平衡方程，设计了灯丝加热反馈控制方法。实现了高工作比、热阴极RF-gun的稳定运行。此外，叙述了新型微脉冲电子枪中的二次电子倍增工作原理，给出了共振特征关系图，从电子运动方程独立推导了电子自聚束公式，从空间电荷限制出发，讨论了饱和电流，并结合实验室的现有条件，进行了MPG初步设计。这种电子源充分利用了RF腔中电子的反向运动，无灯丝加热，不怕暴露大气，高工作比，长寿命，具有光阴极和热阴极的优点，避开了它们的缺点，很有吸引力。 论文用等效电路方法分析了高工作比RF-gun中的束流负载效应，把束流负载作为激励源来处理。讨论了束流负载对加速腔中电场、电子能量、加速腔谐振和失谐（detuning）的影响。给出了最佳耦合度公式，并将驻波加速器书中所得到的最佳耦合度公式进一步推导，得出与它相一致的结果，表述更简洁。给出了有束流负载时的最佳工作条件。论文还建立了微波源功率、束流强度、束流功率、加速腔壁耗、腔中电场强度、有效分路阻抗、无载耦合度等参数之间的用解析式表达的自治方程，并用该方程计算了4+1/2腔RF-gun的工作状态，与用PARMELA程序计算的结果基本相符，对RF-gun调试与状态分析有一定的指导意义。 论文介绍了高工作比4+1/2加速腔的物理设计与束流动力学模拟计算结果。 中 国 工程物理研究院叙述了腔的设计思想，用SUPEnyISH计算了腔的尺寸和主要特性参数，用PA删ELA程序进行了束流动力学分析，得出了不同首腔长度、实心阴极和空心阴极条件下的电子反轰情况和束斑、束径向尺寸、能谱、能量随相位分布等曲线。 论文最后是高工作比、热阴极4刊a腔y呕un的实验研究，给出了冷测和热测主要参数。调束实验中我们对实验系统进行了许多大的改进，以满足高平均功率要求，主要是：提高微波源输出功率；改进了阴极加热灯丝结构；提高出束时腔内抽真空能力；增加陶瓷窗和法拉第筒的水冷措施等，在此基础上，新型4刊Q腔RF唱tm顺利出柬，在进腔微波功率3MW时，得到：宏脉冲束流强度400InA叫，脉冲宽度印，工作比5X10＼IX10”‘，实验结果与理论计算相符。系统工作稳定性和进一步实验正在进行中。