X射线光电子能谱仪分析半导体或其它导电性较差的样品时,样品表面会带正电,影响分析的准确性,因此需对样品表面进行电子补偿。电子枪发射电子并投射到样品表面是一种重要的电子补偿方法,在X射线光电子能谱分析中得到广泛应用。传统电子枪由于发射的电子的能量为1keV或者更高,在对样品表面进行电子补偿的同时,也会引起电子与样品表面之间的相互作用而破坏表面。为了减小传统电子枪在对样品表面进行电子补偿时所产生的负面作用,本文通过数值模拟和实验相结合的方法,设计了一种低能量电子枪。根据设计要求,首先对电子枪阴极进行了设计,确定了阴极的种类、材料、形状和加热方式。其次设计了电子枪的初始电子光学系统模型。随后使用电子光学分析软件对模型进行仿真模拟,对仿真结果进行分析,以此来指导模型的修正,通过对模型的反复模拟和修正,确定了电子光学系统最终模型。然后对电子枪进行了机械设计和电路设计。最后搭建了一套用于测试电子枪性能的实验装置。实验测试得到电子束电流与灯丝电流之间的关系曲线、电子束电流与阴极电压之间的关系曲线、电子束电流与空间分布之间的关系曲线、电子束斑直径与聚焦极电压之间的关系曲线。通过分析测试结果可知,低能量电子枪有效地实现了电子的发射、能量调节和聚焦等一系列功能。在真空度为2×10₄Pa、工作距离为30mm的情况下,电子能量在0～500eV之间连续可调,电子束电流在能量300eV时达到12.5μA,电子束斑直径在20～30mm之间连续可调。低能量电子枪的性能参数完全满足在超高真空环境下进行光电子分析时对半导体或其它导电性较差的样品的电子补偿。该低能量电子枪的成功研发,不仅丰富了国内外电子枪的设计,而且推进了我国在电子发射领域的研究和发展。