毫米波、太赫兹波段是微波电真空器件的重要发展方向,当频率超过100 GHz后,由于器件体积小,需要高电流密度的细电子束才能达到足够的输出功率,对阴极电子枪的性能提出很高要求,传统的热阴极难以达到。从目前的研究来看,等离子体电子枪可实现高电流密度,有希望应用于毫米波以及太赫兹器件。等离子体阴极电子枪是以低压惰性气体放电产生的等离子体作为电子源,加速阳极从等离子体边界将电子提取出来并加速形成电子束,具有寿命长、结构简单,易于控制,放电产生的等离子体不直接轰击阴极等优点。本文对等离子体电子枪进行了研究,主要做了以下几方面工作:1对等离子体电子枪的特点以及国内外的研究现状进行了概述,介绍本论文的研究目的、背景及意义。2概述气体放电的基本过程、气体放电等离子体的基本性质和辉光放电特性及一些参数的计算。3概述空心阴极放电的基本理论,给出空心阴极电流的计算方法。用气体放电软件OOPIC数值模拟了空心阴极放电的过程,分析了空心阴极放电中的不同结构对其放电的影响,对空心阴极等离子体电子枪的设计及实验提供理论依据。4完成动态真空实验系统,在该系统上开展了根据空心阴极放电原理设计的等离子体电子枪的实验,成功实现了空心阴极放电,分析了电子束电流与放电电压、气体气压之间的关系。然后改进了电子枪结构,对加入栅极后的等离子体电子枪的进行实验研究。为等离子体电子枪的进一步研究奠定了基础。