核磁共振(NMR)成像技术是继CT机之后,医学影像领域的又一重大技术进步。从80年代应用在医院以来,它的发展速度是惊人的。但是由于NMR自身原因,与其他检测方法相比NMR的灵敏度还不够高。将电子自旋的较高极化传递给核自旋来实现增加核磁共振实验灵敏度的技术能把NMR的灵敏度提高1~2个数量级,这种电子与原子核之间的极化转移称为动态核极化(DNP),极化传递由高频率的毫米波或太赫兹波辐射来驱动。太赫兹波的产生和放大是太赫兹应用的关键技术。现阶段,太赫兹波的产生主要有3种途径,第一是用激光作用特定的气体激发太赫兹波的光子学技术;第二是用传统的固态器件产生太赫兹波;第三是用电真空器件产生太赫兹波。产生太赫兹波的电真空器件主要是回旋管。本文的目的是设计一种高效率的太赫兹回旋管用于产生太赫兹信号。该支回旋管在提高核磁共振仪器的分辨率上有很好的效果。注-波互作用部分是回旋管研究的关键部分。本论文基于回旋管注-波互作用线性与自洽非线性理论,对互作用过程进行研究,主要工作如下:(1)根据应用需要,本文设计的是250GHz的基波太赫兹回旋管。首先,基于回旋管的工作要求,选择合适的工作模式,设计一种回旋管谐振腔结构。其后,对影响谐振腔的品质因数与谐振频率的参数进行分析。然后,确定谐振腔的尺寸。最后,利用三维电磁仿真软件进行验证所设计是否符合要求。(2)基于回旋管的线性理论,对回旋管的色散曲线、起振电流、耦合系数等参数进行分析,得到相应参数的初值,为注-波互作用的进一步研究做出准备。(3)对回旋管的非线性理论进行分析与研究,编写数值计算程序。其后,对影响电子效率的相关参数进行分析,得到获得较高效率的回旋管工作参数的初值,对各个参数进行组合、优化,得出相关工作结果。