太赫兹波在电磁波谱中所处的特殊位置,使它具有一系列卓越的性质,在学术和应用上具有重要的价值。而太赫兹源又是太赫兹科学技术的关键,因而对太赫兹辐射源的研究是十分必要和紧迫的。本论文主要研究了基于真空电子学的扩展互作用振荡器,初步研究了圆柱和带状电子枪,进行了整管的设计和实验研究,并获得初步的成功。本论文主要工作:一.本论文将传统的折叠波导慢波线用于太赫兹波段扩展互作用高频结构。采用等效电路和场论的方法研究了折叠波导慢波线的传播特性,对腔体中的电子注的群聚理论进行了研究。使用多种微波软件对折叠波导慢波线进行了模拟分析,得出结果与理论相一致。在此基础上设计了工作频率为0.1THz的腔体结构。二.本论文对一种矩形结构的EIO腔体进行了研究。该结构采用带状电子束做为驱动,带状束与腔体中的高次模进行互作用,这既发挥了带状束互作用强度和效率高的优点,又具有高频率工作的优点。论文对该结构的色散特性进行了理论分析,并通过大量的模拟,研究了腔体各个结构参数对腔体色散、场强等的影响,总结了该腔体的设计思路。在此基础上设计了工作频率分别为0.1THz和0.22THz的腔体结构,粒子模拟结果显示,输出功率较折叠波导结构更为优秀。三.对实验所需的电子枪进行了浅显的理论分析与数值模拟。对论文中所涉及的两种电子枪结构(圆形注和带状注)进行了皮尔斯理论分析,并按照所需电子枪参数进行了设计和模拟。此外为降低加工和实验难度设计了一种聚焦极和阳极为平行板结构的电子枪,并进行了数值模拟,得到结果与皮尔斯枪进行了比较。四.进行了实验研究。结合实验室现状进行了频率为35GHz和0.105THz的折叠波导扩展互作用振荡器实验研究。对输出窗进行了理论和模拟研究,并分析了实际实验中采用的窗体结构。对实验中采用的高发射密度阴极进行了二极管和一极管测试,得到阴极的伏安特性和温度特性。对实验所用腔体进行了冷测。设计了整管实验的整体结构,并给出了加工图纸。搭建了实验平台,对整管进行了加工、真空封装、实验测试,并对功率与频率定标,根据实验数据计算得到输出波频率在35.4GHz~35.5GHz之间,功率为333W。并研制0.105THz的实验样管三只,测得电流通过率约为70%。