大功率真空电子器件的发展，要求真空电子器件中的热阴极具有大的发射能力。热阴极发射性能还有进一步提高的空间，作为发射电流密度最大的阴极—钪钨阴极，其发射机理上的模糊制约了阴极的继续改进和应用，因此对阴极表面进行改性以及对阴极发射机理的研究，是现阶段阴极研究最为迫切的两个方面。为此，本课题在阴极表面进行覆膜，围绕不同膜层对于不同阴极的发射性能的影响以及膜层对发射影响的作用机理展开研究。　　根据阴极中含钪物质的分析，确定了Ba3Sc4O9和Ba2Sc2O5为可能的目标反应物，采用粉末冶金的方法模拟阴极成分，制备了W-Ba3Sc4O9靶材及W-Ba2Sc2O5靶材，并采用脉冲激光沉积方法在阴极表面覆膜，利用扫描电子显微镜、能谱仪高温原位俄歇、X-射线衍射仪等方法对靶材及覆膜阴极进行了详细研究，取得了如下研究成果。　　采用放电等离子烧结方法制备覆膜所需靶材，分别为不同成分比例的W-Ba3Sc4O9靶材及W-Ba2Sc2O5靶材。使用制备的靶材分别在钨海绵体、钡钨阴极、钪系阴极表面覆膜。覆膜采用脉冲激光沉积方法，通过对覆膜工艺进行调整，确定最佳覆膜工艺为:沉积温度200℃-400℃，靶材间距3cm，气压2×10-5Pa-6×10-5 Pa，激光脉冲能量100mJ。膜层沉积速率约为20nm/min。在该覆膜工艺下，制得了形貌良好、具有岛状结构的薄膜。　　覆W-Ba3Sc4O9膜后的钨海绵体及钡钨阴极发射性能都显著提高，在钪系阴极表面覆膜虽然对于发射性能没有提升作用，但是减少了阴极所需激活时间。覆W-Ba2Sc2O5膜层对于发射没有明显作用，因此Ba2Sc2O5不是活性物质或者促进活性物质产生的中间产物。覆W-Ba3Sc4O9膜的阴极具有与钪系阴极类似发射性能的原因是，在发射过程中，Ba3Sc4O9可以提供发射所需的Sc源和Ba源，因此能够支出与钪系阴极同等大小的发射电流密度。并且覆膜阴极表面可以在阴极工作初始阶段就为发射提供Ba源，因此可以在比钪系阴极更短的激活时间下达到相同的发射电流。　　采用X光电子能谱分析进一步确认钪系阴极发射过程化学态的变化，激活后的阴极表面W基体以金属态存在，同时存在Ba、Sc、O结合形成的化合物，使阴极具有优异的发射性能。