随着微波技术的发展,出现了各种各样的微波电真空器件。其中,回旋管是一种高功率微波器件,相比普通微波器件,它可以工作在更高频率下,并且可以输出更高功率,因此受到各国科研工作者的广泛重视。回旋管的广泛应用也推动了其不断向前发展,人们对回旋管的性能参数要求也更高。电子枪作为回旋管的源,其是否能够产生高质量的电子注将很大程度影响回旋管的性能,这也因此推动了电子枪的发展。磁控注入电子枪是目前回旋管中比较常用的一种电子枪,它可以产生较大的电子注横纵速度比和较小的速度离散。当回旋管正常工作时,需要阴极发射带表面温度达到电子发射所需要的温度才能开始发射电子,电子枪阴极受热会发生一定程度的热形变,也因此会导致回旋管的性能受到影响,而且阴极发射带表面温差过大,温度分布不均匀,会影响电子注的发射状态。所以,设计完成一支磁控注入电子枪之后,需要对其进行热分析,并判断形变量是否对整管的性能参数产生了影响。本文的主要内容如下:1、详细介绍了电子光学系统基本理论和回旋脉塞电子光学理论,并阐述了相关传热学知识以及热分析具体流程;通过上述理论,对磁控注入电子枪的设计方法和原理做出进一步研究分析。2、使用两种粒子模拟软件对设计的磁控注入电子枪进行优化,分析了影响电子注性能的多个因素,设计出一支170GHz磁控注入电子枪,使得电子注速度比为1.3,引导中心半径为7.6mm,横向速度离散为6%,满足回旋管性能要求。3、为了使整体结构更加紧凑,使其能满足温孔尺寸较小的新磁体结构要求,根据之前设计的电子枪主要性能参数,设计了另一支170GHz反转磁控注入电子枪,调换了阴极与阳极的位置,同时在优化之后电子注质量得到了提高,横向速度离散降低到5.5%。4、对设计的磁控注入电子枪阴极进行热分析,通过优化灯丝功率,灯丝数目和灯丝位置,使阴极发射带表面温度分布更加均匀;通过开槽的方式减少热量往电子枪底座传播,提高了加热效率;为验证其热分析结果正确性,再使用不同热分析仿真软件对相同结构电子枪阴极做出热分析,两者得到的结果良好。