传统的微波器件由于结构和工作机理的原因,在毫米波段上的研究就受到了限制,而基于电子回旋脉塞理论的回旋管填补了电磁波源频谱的一个非常重要的空白。大功率回旋管相对于其他传统微波器件是一种可靠的高功率微波源,它在工作频率和输出功率方面远超传统的微波器件,在毫米波、亚毫米波科学领域具有很强的应用前景,受到越来越多的科学家的广泛关在。电子光学系统是回旋管的重要组成部分,本文就是对回旋管电子光学系统中的电子枪和收集极进行仿真和研究,我们就设计300kW回旋管电子光学系统,对回旋管电子光学系统中的电子枪和收集极进行仿真研究。论文的主要工作如下:1.阐述了电子光学理论,从静电场和静磁场角度出发,以麦克斯韦方程组为基础进行推理分析。然后介绍分析了电子枪中的过渡区的一个重要特性绝热压缩作用。分析得到了电子枪中电子的运动轨迹,为下文的如何优化好电子注提供了理论基础。2.根据本文所要研究的300kW回旋管的设计要求,用PIC对磁控注入式电子枪进行设计仿真,对影响电子注性能的各种因素进行了详尽的分析,最终设计了一只为300kW回旋管提供能量的电子注,该电子注的横纵速度比是1.2,横向速度零散是3.5%。3.对收集极散焦分析,对300kW回旋管收集极进行散焦优化,用PIC模拟仿真软件,对收集极模拟仿真,通过添加补偿线圈,改变收集极磁场,使电子注可以在提前打到收集极管壁上,增大了收集极的收集面积,降低了收集极单位面积的收集功率。得出了收集极上电子注的扫过的落点范围是302mm,收集功率是442.9w/cm~2。满足了300kW回旋管收集极的设计要求。