با توجه به استفاده فراوان پرتوهای الکترونی در سامانه های الکترون اپتیکی نظیر طیف سنج های الکترونی و سیستم های لیتوگرافی، مطالع? دقیق رفتار فیزیکی این پرتوها دارای اهمیت است. یکی از مهم ترین عامل های موثر در مشخصه های پرتوهای الکترونی، اثر بار فضایی است. گرچه به منظور جلوگیری از پیچیدگی این اثر در سامانه های الکترون اپتیکی از آن صرف نظر می-شود. اما در بسیاری از کاربردها در مورد پرتوهای الکترونی با چگالی بالا اثرات بار فضایی نقش مهمی را ایفا می کند. بنابراین در این تحقیق به علت اهمیت بار فضایی، در ابتدا اصول -اپتیک الکترونی، منابع و روش های تولید الکترون، ابیراهی موجود در سامانه های الکترون اپتیکی را مورد مطالعه قرار می دهیم. سپس چگونگی تشکیل شدن ناحی? بار فضایی مطالعه و شبیه سازی می شود. هم چنین یک نمونه کاتد گرمایونی را شبیه سازی کرده و اثر دمای کاتد، اندازه متفاوت شعاع روزن? آند، بر روی جریان محدود شده توسط اثر بار فضایی مطالعه می شود. و در آخر هم یک نمونه تفنگ الکترونی بر اساس مطالعات انجام شده بر روی کاتد، بهینه ، طراحی و شبیه سازی می گردد.