基于会切磁场的理论模型，采用粒子模拟软件对0.6 THz三次谐波的太赫兹回旋管所需的大回旋电子光学系统进行研究。通过大量的模拟计算，分析讨论了不同参数对电子注的横向速度离散、纵向速度离散及横纵速度比的影响，优化了电子光学系统的性能参量，得到符合设计要求且具有工程实际应用的电子枪，该电子枪能够产生55 kV，1 A，横向速度离散为3.39%、纵向速度离散为7.10%、横纵速度比为1.53的大回旋电子注。

根据现有磁体条件和工艺设计了一过渡区较长的倒向磁场系统，其主磁场为0.396 T，反向磁场为-0.033 T，并给出了一种实用8 mm三次谐波潘尼管电子枪的设计结果。该大回旋电子枪工作在43.5 kV，1.45 A下，阴极可置于轴向磁场幅值渐减区域。该结构电子枪不追求在通过反转点之前形成薄的环形电子束，不利用突变倒向磁场，不需要刻意控制磁力线与电子注包络走向的一致性，显著降低了调试的难度和要求。最终优化所得电子注的纵向速度零散为4.78%，偏心率为7.18%，速度比高达2.2，而速度比的零散仅为4.88%，满足三次谐波潘尼管的要求。经大信号模拟计算，在该电子枪驱动下，潘尼管器件功率可达31.9 kW，效率高达49.4%，总体参量仍具有吸引力且建立在可实现的电子光学系统基础上。