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场致发射电子源具有瞬间启动和强脉冲发射等优势,在微型真空器件中有较好的应用前景。在场发射X射线管和冷阴极微波管等器件中,电子源往往工作在脉冲发射模式下,而且仅有真空运流电流对器件的射线和高频功率输出有贡献。与直流稳态场致发射相比较,脉冲场致发射的物理过程比较复杂,它不仅涉及场发射体的隧穿电子发射,还涉及真空环境下各个电极之间的位移电流,以及电容充放电对场发射能力的影响等。因此,研究脉冲场致发射的物理过程和电路模型,以及探索在脉冲场发射模式下运流电流的瞬间发射状态具有重要的意义。直流场致发射性能的研究已经较为成熟,但在脉冲场致发射的研究还不够深入和系统。本文针对上述问题,分别研究了脉冲二极管场致发射特性、脉冲三极管场致发射特性,最后探索了脉冲场致发射在X射线管的应用。主要研究工作和成果如下:1.设计并制作了用于脉冲场致发射性能研究的高压脉冲电源,为后续脉冲场致发射性能研究奠定基础。具体制作中采用5个IGBT串联的方式,利用FPGA产生短脉冲信号,光纤同步电路将此信号分成5路信号,来实现同步控制5个IGBT的开通与关断。该高压电源可产生幅值0～6kV,峰值功率400W,脉冲宽度ms级且可调的高压脉冲。2.建立了脉冲场致发射电路模型,分析了脉冲场发射瞬态电流波动的原因,并实验研究了脉冲场发射物理过程。在脉冲二极管场发射实验研究中,发现脉冲场发射瞬态电流并不稳定,随着脉冲场致发射电流的增大波动性越剧烈。为此文中设计三组实验且对场发射二极结构建立电路模型,通过实验与数值模拟结果对照发现,这是由于场致发射电流电压的非线性和极间电容共同导致的结果。3.通过对栅网蒸镀氧化镁薄膜和覆盖碳膜,改进了在脉冲场发射三极结构中,栅极较高电压下透过率过低问题。在脉冲三极管场致发射性能实验中发现,随着栅网电压的增高栅网电子透过率急剧下降,如在脉冲场发射电流为6.3mA时,穿过栅网到达阳极的电流仅为1.25mA,透过率仅为19.8%。实验中分别对栅网蒸镀150nm厚的氧化镁薄膜和覆盖碳膜改进栅网性能,最终测试结果表明:蒸镀氧化镁薄膜栅网电子透过率保持在54%以上,覆盖碳膜的栅网电子透过率都在43%以上。