Экспериментально и теоретически (с помощью электромагнитного релятивистского PiC кода КАРАТ) установлены оптимальные для возбуждения сильнонеравновесных состояний в металле характеристики пикосекундных электронных пучков, получаемых в вакуумном диоде с катодами из вольфрама, графита, меди и самария. Оценена расходимость пучка с помощью его отпечатка на дозиметрической пленке ЦДП. Диаметр отпечатка пучка, полученного в диоде с медным катодом и L_gap = 2 mm, на уровне половинной амплитуды интенсивности почернения пленки после одного и шести выстрелов составил, соответственно: d₁ = 1.9 и d₆ = 4.42 ± 0.01 mm. Среди использованных материалов катода наилучшие результаты соответствуют графитовому катоду: наибольшее значение амплитуды импульса тока пучка, наименьшее значение его полуширины и максимальное значение энергии электронов, соответствующее центру тяжести их энергетического распределения. Однако медный катод, в принципе, не уступает графитовому катоду, т.к. значения <W> = 213 ± 6.54 keV получено при меньших значениях длины промежутка и амплитуды импульса напряжения: L_gap = 2 mm и U_peak = -(142 ± 2) kV, соответственно.