本论文以解释覆膜能够提高浸渍钡钨阴极发射能力的机理为目标，在充分了解阴极制备、检测技术的基础上，对现有实验手段作出较大的改进，进而利用扫描电子显微镜、水冷阳极直流发射测试系统以及同步辐射光电子谱装置(SRPES)，对浸渍阴极、覆W膜阴极和覆Os膜阴极的表面形貌、发射性能、元素成分、化学状态等进行了全面系统的研究。　　 分析及测试表明，浸渍阴极表面由钨颗粒和发射物质组成，表面溅射沉积一层W膜或Os膜后，变为由单一成分金属薄膜和少量孔隙组成；浸渍阴极、覆W膜阴极和覆Os膜阴极在1000℃B下直流发射电流密度依次为3.74A/cm2、3.02A/cm2和8.04A/cm2。　　 对比研究发现，传统XPS方法因铝靶和镁靶对应X射线光子能量偏高，采集到的特征峰如W4f(W4f7/2，W4f5/2)、Os4f(Os4f7/2，Os4f5/2)和Ba3d(Ba3d5/2，Ba3d3/2)的分辨效果不理想；相比之下，采用SRPES方法后，通过选择较低的光子能量，这些特征峰可以清晰地加以分辨，拟合处理的准确性和可靠性得到显著提高。　　 SRPES光电子谱研究表明，覆Os膜阴极表面具有较高的Ba/O比；阴极表面的氧可分为高、中和低三种结合能态，这三种结合能态的氧均处于吸附状态，其化学式依次为：O2-(a)、O22-(a)和O-(a)；阴极表面的钡主要有两种存在形式，即Ba+(a)和Ba2+(a)；超额钡可描述为(O-(a)，O2-(a))原子团吸附的Ba+(a)离子。　　 进一步研究认为，以Os膜为代表的贵金属膜的特殊性质使得覆膜阴极具备了高的电子发射能力。在激活过程中，贵金属膜层表面的氧化层产生快速分解和蒸发，直接推动覆膜阴极表面的氧种沿O2-(a)→O22-(a)→O-(a)快速衍变，结果在阴极表面生成了较多的低能氧种O-(a)，使得激活后的阴极表面能够捕获到更多的超额钡，从而导致阴极的发射能力得到显著增强。