低发射度的电子束在自由电子激光、汤姆逊散射源、Me V超快电子衍射和超快电子显微镜等基于加速器的科学装置中都具有重要的意义,近几十年来一直是一个重要的研究热点。本论文围绕光阴极微波电子枪中的发射度这一研究对象展开,主要研究了新的发射机理、发射度的测量、发射度增长机理以及发射度增长的矫正等内容。论文研究了铜阴极的量子效率和发射电子束的发射度,基于清华光阴极注入器平台测量了铜阴极的量子效率分布(mapping),以及200p C和500p C的电子束的发射度,并且通过扫描螺线管磁场强度、激光相位和激光横向尺寸等参数对发射度进行了优化,实验得到了200p C电子束的最优发射度为?_x=0.56 mm mrad,?_y=0.66 mm mrad,500p C电子束的最优发射度为?_x=0.78 mm mrad,?_y=0.92mm mrad。论文研究了blowout模式下的激光加热效应,采用了一种修正的双温模型,分析了铜阴极的量子效率和热发射度随着激光功率密度的变化,并计算了超短激光脉冲对铜阴极的损伤阈值为40m J/cm~2。基于美国阿贡国家实验室(AWA)的光阴极注入器平台,测量了碲化铯阴极的热发射度。当激光波长为248nm时,碲化铯阴极的热发射度为1.05mmmrad/mm,这与三步模型给出的理论值一致。我们使用MLA产生的点阵激光束测量了碲化铯阴极的热发射度分布,同时测量了量子效率分布,将每个点的热发射度和量子效率做了对比,发现量子效率越大的点,热发射度也越大,基于现有数据我们拟合出了碲化铯阴极热发射度对量子效率的依赖关系。论文研究了横向耦合效应导致的发射度增长及其矫正方法,分析了AWA注入器中横向耦合的来源。实验发现横向耦合将在热发射度测量中引入测量误差,当激光均方根尺寸为2.7mm时,测量的热发射度比实际热发射度大35%。通过翻转螺线管电流方向,基于束流的发射度数据实现了对螺线管内四极分量的评估。为了矫正横向耦合效应引起的发射度增长,论文提出了采用旋转角度连续可调的四极矫正子来消除横向耦合产生的发射度增长,测量了发射度随着矫正子的旋转角度震荡的曲线,和模拟结果吻合的较好,在不同的激光横向尺寸下,矫正子的参数均进行了优化,小电荷量时矫正后的发射度达到了热发射度,这些基于实验的研究结果对高亮度光阴极注入器的研究具有很好的参考意义。