真空电子学是是一门重要的学科,涉及到了电磁学、材料学以及数学等多种学科领域。随着毫米波技术的发展,以及新材料和新结构的出现,真空电子器件在毫米波段以上的超高频段有着不可替代的作用。对于工作在毫米波段及毫米波段以上的真空电子器件,对其尺寸大小便有很大的限制,频段越高,则器件的尺寸就要越小。因此,传统器件的电子源就不再适合做毫米波器件的源,于是许多科学家便把研究重心放在了寻找新的电子源上,经过不断的探索和研究发现,片状电子注能够满足毫米波器件对新的电子源的要求,首先片状电子注的横向尺寸较小,可以满足人们对新源的尺寸要求,它能够以较小横向尺寸传输较大的电流,通过以上分析我们认为片状电子注非常适合做毫米波器件的源。本文主要对片状电子注的直接产生方法进行了讨论和理论研究工作,直接法就是直接通过片状电子枪产生片状电子注。本论文所做的主要工作如下:首先我们对传统的皮尔斯电子枪理论进行了详细的推导和分析,然后再基于这一传统理论对矩形片状电子枪和椭圆片状电子枪进行理论方面的探索,并对矩形片状电子注进行了数值求解,为我们最终对椭圆片状电子枪的理论推导和数值求解打下坚实的基础。其次除了在理论方面推导和分析之外,我们也用CST粒子仿真软件分别对传统的皮尔斯电子枪、矩形片状电子枪和椭圆片状电子枪进行了仿真研究,以验证我们理论分析的准确性,为设计片状电子枪提供可靠的理论依据。最后我们分别对传统的皮尔斯电子枪和矩形片状电子枪的理论计算结果与CST仿真结果进行了比较分析,从而进一步验证我们所进行的理论分析的正确性。