太赫兹科学技术是本世纪最为重要的科技发展方向之一,作为一段全新的电磁频谱,太赫兹波独特的物理特性与广泛的应用场景都赋予了其巨大的研究价值。回旋管作为能产生稳定高功率太赫兹波的真空辐射源,在毫米波通信、微波武器、可控核聚变和医疗核磁等应用方面发挥着越来越重要的作用。磁控注入式电子枪（MIG）作为回旋管的电子发射源,其发射的电子注质量会直接影响回旋管工作性能。本论文结合课题组研究课题的具体要求,基于电子光学与电动力学理论,着重研究了能在超宽磁场范围内工作的回旋管电子光学系统。具体研究内容如下:1.研究了强流电子光学系统的数值模拟方法,对旋转对称柱坐标系统下的静磁场物理模型进行了深入的分析。给出了轴上磁场展开法和理想线圈模拟法的解析计算公式,对两种方法模拟得到的三维空间磁场进行了对比分析。根据三维线圈模拟方法编写的数值计算程序,可计算出任意磁控电子光学系统对应的三维线圈模型及其全空间磁场解。2.从麦克斯韦方程组、电子运动方程出发,系统地阐述了电子光学系统的基本工作原理,并设计了一种针对超宽频回旋管电子光学系统的联合仿真算法,利用MATLAB计算程序调用粒子仿真软件,通过算法优化模型实现对电子枪结构的自动优化。3.基于电子枪理论与算法优化模型设计了能在6.03 T-9.64 T磁场范围工作的单阳极电子枪与能在6 T-12 T磁场范围工作的双阳极电子枪,且两种结构的电子枪产生的高质量回旋电子注均可用于频率超宽带可调的太赫兹回旋管。其中单阳极电子枪在工作磁场区间能做到速度离散在2.9%至6.6%范围内连续变化,横纵速度比在1.03至1.55范围内连续变化;双阳极电子枪在工作磁场区间能做到速度离散2.6%至5.3%范围内连续变化,横纵速度比在0.92至1.32范围内变化。