阴极是真空电子管的电子源,热阴极由于其发射电流大、性能稳定,多年来一直被广泛应用于卫星通讯、雷达和其他国防工程或军用电子设备中。在阴极的各项性能中,发射电流和使用寿命是其核心性能指标。为了进一步提高现有热阴极的性能,本文提出综合利用热-光发射机理来提高热阴极发射能力或降低其工作温度以提高其寿命,主要研究内容包括:基于对阴极热-光电子产生-扩散-发射过程的分析,利用电子扩散方程、并基于费米能级以下等概率吸收的假设,本文提出了新的热-光发射模型,可实现对热-光发射电流密度的计算。基于上述模型,我们用MATLAB软件计算并分析了温度、光照波长、光照功率和阴阳极间电压对热-光发射及光致热发射增强效果的影响,并与基于Flower模型的计算结果进行了比较。搭建了热-光发射性能检测平台,并针对钡钨阴极二极管进行了热-光电子发射性能检测,实验中研究了热、光、电压等不同工作条件因素对光致热发射增强性能的影响,并将实验结果与理论结果进行了对比。实验结果表明,在高温区光致热发射增强电流随温度的增加而明显增加,这一结果与本文模型的计算结果一致,而与经典Flower公式的不随温度变化的计算结果不同;光致热发射增强效果总体随波长的增大而减小,与理论预期相同;给定电压下,光致热发射增强电流随光功率增大而先增大后饱和;热-光发射电流密度随阳极间电压增加先线性增加,然后趋于饱和,温度越高,拐点电压越高,饱和热-光发射电流密度也越大;光致热发射增强电流和阳极电压之间有非单调的关系,在拐点电压附近达到最大值,且温度越高曲线峰的宽度越宽;以370nm为中心波长,50nm谱宽的紫外光源可以达到最大的量子效率为6.0×10^-2。实验结果与理论结果的对比分析表明,本文所建立的模型相比经典Fowler模型更适用于对阴极热-光发射能力的估计,尤其对高温区的光致热发射增强效果的分析,本文模型的计算结果和趋势更符合试验结果。