随着高能重离子加速器以及电子离子对撞机的发展,束流冷却作为提高机器亮度的重要手段,也在向高能量、新技术的方向发展,其中,利用脉冲电子束团冷却离子束团是将来高能电子冷却技术发展的重要方向。本文基于传统电子冷却的理论模型和中低能冷却实验结果,开发了适用于束团冷却和脉冲电子束冷却研究的模拟程序,并依托兰州重离子储存环HIRFL-CSR,对束团冷却和脉冲电子束冷却进行了实验研究。本文详细阐述了电子冷却中所涉及的束流相空间理论、束流温度、冷却力和加热效应等概念,并建立了相应的数学模型,开发了数值模拟程序。程序通过多粒子跟踪的方法对冷却过程中的束流动力学进行模拟计算,主要包括了横纵向运动、高频电场、冷却、束内散射以及空间电荷效应等作用。程序中各模块以及整体性能得到了CSR一系列冷却实验的校验,得到了理想的结果,同时也利用该程序对本文中的束团冷却实验和脉冲电子束冷却实验进行了模拟研究。HIRFL-CSR束团冷却实验研究了离子束团在高频电场和电子冷却的共同作用下被压缩的过程以及冷却后的束团长度与粒子数和高频电压的关系。通过对实验结果的理论分析,验证了束内散射效应和空间电荷效应在束团冷却过程中的作用,并建立了相应的分析模型来描述束团被冷却后的限值以及其决定性因素,相应的结果与实验结果一致。HIRFL-CSR脉冲电子束冷却实验是以未来高能电子冷却的发展为目的的探索性实验,CSR冷却装置首次实现了脉宽可调频率可调的脉冲电子束,并应用在冷却实验中。实验中不仅实现了中低能量下的脉冲电子束对离子束的冷却,还首次观测到了一系列新的现象,如连续束被聚束、束流频谱边带等。通过对实验结果以及对脉冲电子束特性的理论分析,得到并验证了电子束边缘产生的Barrier电压是一系列新现象的原因,分析与模拟结果和实验测量结果一致。电子冷却与Barrier Bucket理论的首次结合,为将来高能脉冲电子束的应用提供了新的方向。