受未来高平均功率自由电子激光和能量回收型加速器等大型科研装置的推动,高亮度电子源成为国内外研究的热点,用于产生稳定的低发射度和高流强的电子束。砷化镓光阴极直流高压电子枪是一种重要的电子源,但其工作寿命和稳定性仍面临巨大挑战,其中离子反轰是限制电子枪性能的一个重要因素。本论文即在这样的背景下,基于中国工程物理研究院THz-FEL装置的直流高压电子枪,围绕离子反轰及其抑制和光阴极量子效率测量等开展了深入的理论和实验研究。针对直流高压电子枪离子反轰及其抑制的问题,本论文开展了系统的理论分析和实验研究。我们建立了电子枪的真空分布模型,分析了离子在电子枪内的动力学特性；研究了影响离子反轰的因素,包括电子枪真空度、电子枪高压及电场分布和束流发射位置等,并对离子对阴极结构的损伤进行了初步分析；给出了抑制直流高压电子枪离子反轰的相应方法,包括优化电子枪真空度、提高电子枪电压、束流偏轴发射和阳极偏压等,并对束流偏轴发射进行了实验研究。通过测量束流发射前后阴极表面量子效率分布,我们证明了束流偏轴发射抑制离子反轰的可行性,并分析了束流偏轴发射对束流品质的影响。为进一步降低阴极离子通量,我们设计了一种新型阳极,可以有效地阻止阳极下游离子进入电子枪内。针对光阴极量子效率分布的准确测量,本论文研制了国内首套光阴极量子效率分布测量系统。我们利用步进电机控制单透镜来实现激光在阴极表面的扫描,并编写了一套测量控制系统。暗室环境下,我们对Cs/F激活的阴极量子效率分布和暗室寿命进行了测量,并观察到砷化镓阴极量子效率分布及其衰减的不一致性,为光阴极性能优化和改进阴极制备工艺奠定了重要基础。