本论文主要围绕脉冲功率技术中二次电子倍增的增强及抑制问题,开展了理论与数值模拟研究。增强与抑制互为问题的正反面,但二者均涉及二次电子倍增物理过程,这方面又存在共性。二次电子倍增的增强研究方面,本论文主要利用介质单边二次电子倍增,探索其有效增强方式,研究设计了一种新型强流密度二次电子倍增阴极二极管。二次电子倍增的抑制研究方面,本论文主要研究了加速器射频腔建场过程中金属双边二次电子倍增的有效抑制方法。本论文主要内容如下:在强流密度电子束产生方面,爆炸发射虽然可以产生很高的发射电流密度,但是等离子体膨胀、表面烧蚀等因素导致阴极寿命短、性能下降快。场致发射虽然也可以实现较高的电流密度发射,但是其阴极有效发射面积小,总电流不大。二次电子发射具备较大的发展和应用潜力,但射频场驱动的微脉冲电子枪结构及控制复杂并不适用于高功率微波源。如何有效提高阴极发射电流密度、延长工作寿命,是高功率微波业界迫切需要解决的核心问题。本论文提出了一种可产生轴向环形束的新型强流密度二次电子倍增阴极二极管,通过利用三相点、场致发射与二次电子倍增相结合以及有效增强二次电子倍增的方式实现强发射电流密度。论文给出了该新型强流密度二次电子倍增阴极二极管的几何构型(包括:脉冲功率源引入结构、阴极端头、阳极外筒、二次电子倍增介质阴极以及三相点场致发射阵列)和作用原理(利用径向电场发射、轴向电场加速以及轴向磁场偏转效应)。动力学理论研究给出了二次电子运动轨迹、渡越时间、碰撞能量、工作区间范围等关键物理量,蒙特卡罗数值模拟验证了动力学理论结果的正确性和可靠性。研究证明了该新型二次电子倍增阴极实现二次电子倍增产生、维持和动态可控的可行性。理论粗估证明了该新型二次电子倍增阴极发射电流密度可达kA/cm~2水平,具备强发射电流密度特性,给出了其设计依据和步骤。本论文利用粒子模拟和蒙特卡罗碰撞方法,编制了二维三速粒子模拟(2D3V PIC)程序,对新型二次电子倍增阴极表面二次电子倍增产生、发展、饱和的全物理过程进行了粒子模拟研究。粒子模拟所得的二次电子运动轨迹、渡越时间、碰撞能量与动力学理论及蒙特卡罗模拟结果一致。研究分析了电荷沉积引发的二次电子倍增饱和效应,粒子模拟给出了该新型二次电子倍增阴极发射电流密度水平,与理论粗估结果相吻合。为进一步提升阴极发射性能,采用自编2D3V PIC程序,探索了二次电子倍增的有效增强方式。研究发现了同步增加轴向电场、径向电场以及轴向磁场的方式可有效提升阴极发射电流密度的重要结论。采用蒙特卡罗碰撞粒子模拟方法,编制了二维三速蒙特卡罗碰撞粒子模拟(2D3V PIC-MCC)程序,对沿面闪络引发的阴极性能变化和恶化因素进行了定量评估。在加速器射频腔动态建场方面,腔体内射频电压的建立是一个从无到有、逐步增长的过程,超导腔需要很长的场加载时间。加速器建场过程中,若存在较为严重二次电子倍增现象,不仅会限制腔内储能,影响共振频率,甚至会导致建场失败。目前大多数研究工作为实验研究,虽然都发现了高Q值腔体内的二次电子倍增现象会引发射频场建场的失败,但未能对其物理过程及作用机理形成深入认识。与此同时,欠缺有效的二次电子倍增抑制手段。本论文采用蒙特卡罗抽样与粒子模拟相结合的方法,编制了一维三速粒子模拟(1D3V PIC)程序,数值研究了腔体双边二次电子倍增高阶模式瞬态特性以及材料二次电子产额对腔体双边二次电子倍增的影响。研究表明:高阶(三阶)模式双边二次电子倍增的放电功率大约只有一阶模式1%的水平,支撑了加速器射频腔动态建场过程中高阶模式影响较小的重要判断。低二次电子产额材料的二次电子倍增饱和特性,由空间电荷场的“去群聚”效应和“反场”效应同时决定。而高二次电子产额材料的二次电子倍增饱和特性,则主要由发射面附近的强空间电荷场“反场”效应决定,饱和时呈现单边二次电子倍增分布的趋势。本论文建立了加速器射频腔动态建场等效电路与腔体双边二次电子倍增的耦合物理模型,编制了等效电路与一维三速粒子模拟(1D3V PIC)耦合程序,开展了二次电子倍增对射频腔动态建场影响过程及其抑制方法的数值模拟研究。研究表明:腔体Q值越高或二次电子发射面积越大,射频腔建场成功的概率越低。降低腔体背景种子电子发射密度有利于减少参与二次电子倍增的初始电子总数,从而增加射频腔建场成功的概率。通过提升加载腔体电压幅值,缩短驱动源上升时间以及使腔体略微失谐的方法,均可以达到缩短二次电子倍增作用时间间隔的效果,对抑制射频腔建场中的二次电子倍增形成过程有积极作用,可增加射频腔建场成功概率。