束团长度是高性能电子加速器的一个重要设计指标，它对束团稳定性、束团能散都有着重要的影响。尤其是在自由电子激光领域，为了产生强相干性和高亮度的激光，往往需要获得皮秒甚至亚皮秒级的超短电子束团。因此，束团长度测量对了解此类机器的运行状态、优化运行参数有重要意义。
　　华中科技大学加速器团队研制了一台自由电子激光太赫兹装置(HUST FEL-THz)，开展了大量实验研究。实验发现电子枪输出束团的尾部较长，导致束流在加速管中的损失率20%左右，这不仅降低了微波功率的利用率，也给装置运行带来了安全隐患。此外，由于缺乏有效的束团纵向测量手段，给机器研究和束流优化带来很大困难。基于此，本课题拟针对电子枪下游和加速管下游分别设计一套偏转腔系统：(1)前者用来测量电子枪输出束团的纵向分布以指导两个聚束腔的微波功率调节，同时配合刮束器剔除尾部粒子以提高下游加速管运行效率；(2)后者用来测量加速管输出束团的纵向分布，配合波荡器产生高品质辐射光。
　　传统的圆柱形偏转腔由于其自身结构的对称性，导致简并模式的出现，需要额外设计介质棒或非对称孔槽来实现模式分离，极大地增加了腔体设计难度。为解决这一问题，本文选用矩形偏转腔进行设计。矩形腔体截面自身具有非轴对称性，在长宽比非1时可以自然实现模式分离，无需额外引入非对称结构，使得腔体设计过程大为简化。
　　本文主要内容包括矩形腔结构设计、束流动力学模拟分析及试验腔加工与冷测实验。在腔体结构设计中，针对电子枪下游和加速管下游偏转腔系统不同时间分辨率的要求，分别设计了单腔偏转腔和双腔偏转腔。综合考虑束流传输管道、耦合器等关键器件的影响，对腔体参数进行优化。仿真得到在馈入功率为1MW时，单腔和双腔的偏转电压分别为1.20MV和1.65MV。在束流动力学仿真中，对束团经过偏转腔、刮束器、加速管这一过程进行模拟。仿真结果显示束团在经过斩波器系统后，束团长度、束团能散等指标得到明显优化，高能段束团长度测量误差不超过5%。在试验腔加工与冷测实验中，设计了试验腔、微扰体、支架等关键器件，搭建了微扰法测量场分布的实验平台。以偏转电压为标准，测量结果与仿真结果之间的误差小于1.3%。