空心阴极电子枪具有发射电流大、电流密度高、输出电子束能够自聚束和结构简单等优势,这些优点使其在毫米波以及太赫兹微波源器件的应用方面具有巨大的潜力。目前国内外关于空心阴极电子枪的研究主要可以分为计算机模拟与实验两种方式。从实验的角度来说,实验可测得的量极为有限,难以直接的反映空心阴极内等离子体的演化。而采用等离子体的数值模拟方法则可以方便的得到空心阴极内等离子体的演化过程和电子束的状态。本论文采用数值模拟的方式对空心阴极电子枪的输出特性进行研究。空心阴极电子枪的输出特性包括电子束电流、电子束密度和电子束速度分布等,这些特性对微波电真空器件的工作性能具有巨大的影响。本论文的工作内容由三部分组成。第一部分的工作中通过Vorpal软件的粒子模型建立了单间隙空心阴极电子枪的三维仿真模型。在对模拟计算得到的结果进行数据处理之后得到了空心阴极放电中电势、带电粒子密度和带电粒子平均速度的空间分布随时间的变化过程。然后对这些物理量的演化过程进行分析得到了空心阴极放电的基本原理,为接下来的空心阴极电子枪的输出特性的研究奠定了基础。第二部分的工作中仿真了一系列不同工作条件下的空心阴极电子枪。首先在数据处理和统计之后得到了空心阴极电子枪输出电子束速度分布的特性,对其进行建模分析后发现电子束速度分布接近于泊松分布。然后得到了电子束速度分布随时间的变化趋势,我们发现不同时刻的电子束速度分布差距较大,还得到了电子束密度分布的特性以及它随时间的变化趋势。最后研究了不同的工作条件(气体压强、阴阳极电势差、阴极孔径)对电子束电流与速度分布产生的影响。第三部分的工作中对输出片状电子束的单间隙空心阴极电子枪进行了仿真模拟。同样的我们得到了放电的演化过程,并分析了矩形阴极孔的影响。经过数据统计后还得到了片状电子束的密度和速度分布随时间的变化趋势。通过本论文的工作我们得到了空心阴极电子枪的输出电子束的特性,以及不不同工作条件对其的影响,这为其进一步的应用奠定了基础。