光阴极微波电子枪是一种利用光电效应产生电子束团,并通过微波腔内幅值很高的电场加速,并且很快达到相对论能量的电子束源。高幅值微波电场能够有效抑制空间电荷效应,从而得到高品质的束流。光阴极微波电子枪已经在世界各地的第四代光源项目中得到了广泛的应用。本文首先对光阴极微波电子枪的微波特性展开研究,分别采用superfish二维电磁场模拟软件和CST Microwave Studio三维电磁场模拟软件进行模拟计算,得到了光阴极微波电子枪的整腔半腔耦合特性,场分布和模式频率差的关系,以及场分布和单腔频率差的关系等重要微波特性。这些模拟研究结果对于实验具有一定的指导意义。其次介绍了关于光阴极微波电子枪的实验研究。加工的腔型是在BNL第四代的BNL/KEK/SHI型光阴极微波电子枪的基础上进行了细节的变动得到的,历时将近一年的时间完成了电子枪的冷测调谐和焊接排气工作。由于对焊接工艺的掌握还不尽完善,焊接后整腔的频率比焊接前的频率值高1.2 MHz。因此设计了一个调频装置,靠拉杆挤压整腔内壁产生塑性变形,来使得整腔的频率基本回落到焊前的频率值。完成修腔工作后,对光阴极微波电子枪进行了一体化排气的工艺尝试。这样的排气方案有着加热均匀、温度高和腔体放气彻底等优点。最后,论文针对现有的光阴极微波电子枪中存在的微波不对称性问题进行了专门的研究,分别从电磁场模拟、理论分析等方面深入阐明探讨了这个问题。在详尽分析的基础上,提出了一种改进现有腔型的方案,并通过模拟计算和理论公式预估来验证了这种方案的有效性。