X射线自由电子激光(Free electron laser,简称FEL)是基于电子直线加速器和激光技术的前沿研究,实现辐射激光的超高亮度、超短脉冲时间结构、时空相干和波长可调谐等特征,以支撑多学科研究并使之取得前沿突破。为挑战并解决国际上FEL技术和光子科学的研究难题,在第三代同步辐射光源上海光源(SSRF)旁边,即将研制一台能量在1GeV左右软X射线FEL(SXFEL)试验装置,在整机集成层面上掌握重大关键技术,在此基础上建设硬X射线FEL用户装置,最终形成综合性的先进光子科学研究中心。　　 相比于国际上其他同类硬X射线自由电子激光装置,SXFEL和将来的硬X射线FEL装置地处空间较为紧凑的上海光源园区,在目前的技术发展前提下具有更高的挑战性和机遇性。为了满足紧凑型X射线FEL装置的技术要求,需要解决高品质束流注入器、高梯度行波加速结和短周期真空波荡器等关键技术。本论文将针对用于紧凑型X射线自由电子激光装置的高梯度行波加速结构进行背景分析,并详细介绍C波段高梯度行波加速结构的研制过程。　　 本论文详尽叙述了C波段高梯度行波加速结构设计方法,并通过先进的加工制造技术成型了实验模型,完成软件模拟结果和实验测量数据的比对分析,得到非常重要的经验数据,在此基础上,成功地完成首根C波段行波加速结构的制造和调试,测试结果达到预期的设计目标,完成C波段行波加速结构发展的前期可行性研究。　　 本论文还详细介绍了基于非谐振微扰理论的微波测试平台,该测试平台可以实现行波加速结构的精确电磁场分布测量和快速稳定的调谐控制,是C波段高梯度行波加速结构研制的关键技术。　　 结合软X射线FEL(SXFEL)和紧凑型硬X射线FEL的发展需求,进行C波段行波加速结构优化设计,完成了C波段行波加速结构微波单元的系统设计。在C在此基础上,开展了紧凑型硬X射线FEL用直线加速器初步设计。