电子直线加速器在医学、工业和农业等领域有巨大的应用价值。电子枪和加速管是电子直线加速器的关键部件,电子枪产生的电子束注入加速管后会进行加速,注入电子的捕获率对加速器的输出功率有重要影响。本文对热阴极电子枪与行波加速管中的电子束运动过程展开研究,完成了一台高捕获率的电子直线加速器的物理设计。而且输出束流的能散度较好,在工业辐照领域具有一定应用价值。为了使电子枪出口处束流参数满足加速结构的要求,本文利用电子枪仿真软件,基于经典的皮尔斯电子枪模型,完成一台45keV的热阴极直流电子枪的物理设计。仿真结果显示,该电子枪的聚焦效果和层流性均较好。在加速结构的设计中,基于束流动力学,提出了一种变相速、变场强的加速结构,编写了加速管中粒子纵向运动的MATLAB计算程序,验证了高捕获率加速结构的可行性,并初步完成了加速结构的相速及场强的分布设计。在束流动力学计算结果的基础上,完成了加速管的聚焦系统的设计。利用高频电磁仿真软件完成加速管各个腔体的设计,并利用束流仿真软件PARMELA对该加速管的加速性能进行检验,结果与加速结构的理论计算相一致,表明该加速管设计是可行的。最后基于工程实际完成了聚焦线圈水冷参数的计算。