电子冷却及电子內靶作为下一代强流重离子装置HIAF（High-Intensity heavy ion Accelerator Facility）的重要组成部分,分别安装于高精度环形谱仪SRing（Spectrometer Ring）的两个直线节中。电子內靶的主要原理与电子冷却相似,但对控制精度、能量调制性能要求更高。本论文的主要内容是对电子冷却及电子內靶控制技术的研究,根据HIAF装置的需求,对控制系统进行自主全新设计,实现相关技术的完全自研。随着电子冷却装置中电子束能量的提高,普通的高压电源不能满足束流需求,需要通过级联变压器串联高压模块产生大功率、低纹波、最高600k V的高压电场,传统的控制及通信方法无法满足这种复杂的控制需求。因此底层设备需要设计特殊的嵌入式控制器。在硬件研发上,本文设计一种可直接进行物理计算的耐高压控制器,可通过调整内部程序及固件,应用于电子冷却或电子內靶装置,亦可根据需求扩展到其他加速器装置。该控制器解决现有进口控制器的不足,主要包括无法与同步环进行同步,无实时高压平台数据,在高压中使用天线导致尖端放电,无法根据实验动态调整束流能量、无法远程故障诊断等。在控制器内部,通过FPGA实现实验波形计算专用处理器软核,用于电子內靶装置时,可根据物理实验参数进行高速计算,每周期实时输出不同的实验波形以动态调整电子束状态。在软件上,将所有控制逻辑全部集成在控制器中。同时,将EPICS Framework整体嵌入操作系统中,使外界可直接通过Channel Access协议进行控制,无需额外进行协议解析。整个电子冷却控制系统高压平台通讯基于XGS-PON（10-Gigabit-capable symmetric PON）网络设计,通过一根光纤进入密封高压罐中,之后通过无源分光器与各个控制模块通讯,单个节点的实际运行速率可达550MB/s。电子內靶控制系统通讯基于光纤同步触发和千兆光纤以太网设计,底层控制器根据预定参数动作,每注入周期可实现数十次以上电子束能量调制实验。非嵌入式设备引入容器化架构,实现自动化调度IOC设计。通过该设计,解决控制系统规模变大时整体可用性降低的问题,使大规模控制系统随着规模增大可用性亦随之提升,在集群节点数量增大时,整个加速器上位控制系统理论可用性无限接近100%。通过以上研究和设计,在CSRm上进行性能测试和实验,其关键性能都有大幅提升。其中,高压平台调节精度达0.1V;最小时间调节步长达10ns;全量程自动化扫谱时间小于4小时;样机核心温度长期供束运行小于50摄氏度。通过Ar15+实际束流实验数据分析,新控制系统可迅速扫描获得量程范围内的完整DR图谱,与理论计算得出的关键图谱峰值相符合。同时,对于无法通过理论计算得出的微小能量峰,新控制系统亦取得比原系统更好的分辨率;在系统设定更精细的局部扫描参数后,可得到图谱局部的细节数值。测试和实验结果表明,新控制系统在HIRFL上替代了原俄罗斯的电子冷却控制系统,并且提高和扩展其性能。满足HIAF电子冷却和电子内靶的设计要求。