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光阴极是一种广泛应用的阴极材料，自从1985年LANL研制成功第一台光阴极注入器以来，光阴极在加速器中的应用从理论和技术上都得到了很大的发展。当前发展比较成熟的直流和射频光阴极电子枪主要应用于射频加速器，由于条件所限光阴极在直线感应加速器方面的研究较少，需要开展相应的实验工作。 现有的2MeV注入器实验平台可以开展冷阴极和热阴极的实验研究，通过适当地改造使系统具备了开展光阴极研究的能力，主要的改动有:将观察窗材料改为石英以便透过紫外激光，增加四倍频的Nd∶YAG固体激光器(266nm)并保证其正常运行，修改原有的加速器时序控制方式以满足电压脉冲和激光脉冲同步的要求。实验研究的阴极材料为100 mm直径的钪酸盐储备式热阴极，二极管真空度优于5×10-5 Pa，二极管电压调节范围是1.4MV～1.8MV，二极管间距约为14 cm，激光入射方向和阴极面法向夹角为70°，正常状态激光光斑直径为6mm，大部分实验中扩束后使用（直径12 mm），照射在阴极面上的面积变化范围是2.2cm2～3.3cm2（取决于激光器的状态）。 实验分四个阶段进行:第一阶段主要是实现了二极管电压和激光的同步，观测到稳定的光电发射波形，此外在一定条件下观测到了激光诱发的等离子体发射现象;第二阶段进一步改进同步方式和激光参数的测量，初步研究了激光能量、二极管电压、阴极温度等因素对光电发射性能的影响;第三阶段，实现了激光能量的准确测量，研究了影响光电发射的因素;第四阶段，改善实验波形，进一步研究影响光电发射的因素。 实验中阴极主要工作在700℃～900℃（低于热发射阈值），阴极面上峰值激光功率密度大部分情况下小于3 MW/cm2，阳极最大的收集电流约为100 A，最大的平均电流密度约为45 A/cm2，在1 MW激光峰值功率下测量到光电发射最大的量子效率约为2.4×10-4。 文中通过解析分析和ANSYS模拟，考察了激光对阴极表面加热的情况，对于本文大部分实验中的激光参数，材料表面最大温升在53℃以内，对于实验影响较小。这种方法同样可以用于考察其它参数的激光对阴极表面加热的效应。 通过研究激光功率和二极管电压对阴极光电发射的影响，发现在激光功率密度较大的情况下，空间电荷限制效应比较明显。结合对阴极发射性能发射均匀性的研究，如果扩大现有激光光斑预计可以获得更大的发射电流以及量子效率。对于阴极温度对光电发射性能的影响也作了研究，结果表明在现有环境下实验时，为了保持阴极较好的光电发射性能，阴极需要始终保持加热状态，此温度比正常热发射的工作状态能够降低200℃以上，有利于延长阴极寿命、降低辅助系统的工作负荷。 以上结果为将来光阴极在直线感应加速器中可能的应用提供了有意义的参考。