电子回旋共振（Electron Cyclotron Resonance,ECR）离子源是为现代重离子加速器提供强流高电荷态离子束的最常用装置。随着加速器对离子束流强度需求的逐渐提升,更高流强的离子束的空间电荷效应将会对束流在低能段的传输及束流品质产生更为严重的影响;另外,强流高电荷态ECR离子源引出区的复杂磁场、电场、离子分布等各种因素都会影响引出离子束的束流品质。本论文针对离子束传输中的空间电荷效应及空间电荷补偿度（SCCD）进行了系统的实验研究,并对强流高电荷态离子束的引出做了详细的理论研究与初步实验验证。束流的空间电荷效应会导致束流的包络增大、投影发射度增长等,是影响束流传输和束流品质的一个重要因素,尤其是对于低能强流离子束来说。离子束与管道内的剩余气体发生反应,产生的二次电子可以对空间电荷效应进行部分补偿。本文中利用三栅网式能量分析仪、荧光靶、束流剖面探测器等装置,针对He+、Ar+、O6+等单一离子束和混合氧离子束,分别测量了束流的二次离子能量分布,并首次通过束流的剖面二维电流分布信息建立束流的空间电荷模型,从而得出相较其他研究中常用的均匀分布模型更为准确的束流空间电荷补偿度。实验测得5.4 em A He+束、1.08 em A Ar+束、0.53 em A O6+束、1.02 em A O6+束的SCCD分别约为81%、74%、46%和62%,1～7 em A混合氧束的SCCD为70%左右。这些结果证明了离子束（特别是混合束）的空间电荷自补偿度采用束流的实际电流分布进行修正计算的方法比之前研究中通常采用的均匀分布束流计算得到的结果更高,也更接近业内人士通常估算的70%～90%的空间电荷补偿度水平。强流高电荷态ECR离子源束流引出的模拟需要考虑很多因素,包括束流初始分布、离子源的约束六极磁场和轴向磁场、引出电极结构形成的电场、束流空间电荷场、聚焦螺线管的磁场,等等。本文利用IBSimu程序,首次建立了SECRAL（Superconducting ECR ion source with Advanced design in Lanzhou）离子源的三维引出模型,并通过模拟计算详细地分析了离子源引出系统的主要物理参数对引出束流品质的影响。结合模拟结果,我们在实验上验证了离子源引出电极间距和引出高压对束流品质的影响规律。另外,我们还通过模拟研究对FECR（the First Fourth generation ECR ion source）离子源的50k V四电极引出系统进行了设计与优化,为将来FECR离子源高达20～50em A总流强的混合束引出提供了方案。