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强流电子光学系统主要包括电子枪和聚焦系统两个部分,其设计目的是作为器件的能量源,提供满足要求的电子注,前者负责注的产生,后者负责注的聚焦,在粒子加速器、自由电子激光、高功率微波源等方面均有重要应用。伴随基于真空电子学的太赫兹辐射源的迅速发展,强流电子光学正面临新的机会和挑战。本论文工作即立足于开展低频太赫兹辐射源——扩展互作用振荡器(EIO)实验的实际需求,对EIO电子光学系统进行了研究与设计,主要内容和相关结论如下:分析和综述了空间电荷限制流,特别是二维空间电荷限制流的发展现状;利用粒子模拟软件MAGIC(2D)研究了Ka波段EIO轴对称皮尔斯电子枪中空间电荷限制电流流通问题,总结出一些具有实际意义的规律,包括:平板电子枪具有比皮尔斯电子枪更大的空间电荷限制电流密度;皮尔斯聚焦极的应用极大地抑制了电流密度的增强效应,所提供的稳态空间电荷限制电流值几乎与一维情况下相等;皮尔斯聚焦极高度和施加纵向磁场大小对限制流影响很小等。利用三维仿真软件CST粒子工作室设计了Ka波段EIO圆柱状电子光学系统,详细分析了电子枪各结构参数对电子注品质的影响,总结了适用于设计和优化轴对称皮尔斯电子枪的规律:对于电流值,聚焦极近轴点对其影响最大;近轴点固定时,电流随聚焦极角度的正切值呈接近线性变化,而与聚焦极高度几乎无关等。根据径向力平衡理论计算了聚焦磁场,实现了电子注无脉动传输。MAGIC二维粒子模拟以及本章的CST三维仿真皆证明,对于限制流,最大的差别在于有无聚焦极,而非其高度,但往往聚焦极越高电子注层流性越好,轨迹越平坦。带状注由于其相对小的空间电荷效应、易加工和高输出功率等优点,在高频电真空器件中吸引了研究者的广泛关注。其中,带状注的产生是实现其应用的关键之一。本论文利用三维仿真软件CST进行了Ka波段和W波段EIO带状注电子枪的初步设计,按照阴极形状不同,分为椭圆平板阴极直发射电子枪和圆盘平板阴极单面压缩电子枪,均采用椭圆形状聚焦极,产生了满足要求的电子注。