离子束在等离子体中的输运包含离子束的能量损失或能量沉积、离子束的自聚焦效应与离子束成丝不稳定性等热门研究方向。在重离子驱动的惯性约束聚变、质子束快点火、磁约束聚变中的中性束加热、氢硼束靶聚变等领域,聚变反应的发生与离子束的能量损失或能量沉积密切相关。对此进行研究有益于掌握离子束的能量演化以及等离子体靶的温度变化,从而有利于提高聚变能的获取。此外,对离子束在等离子体中的自聚焦效应与成丝不稳定性进行研究还有利于分析在上述实验中可能发生的离子束密度调制,同时这也能够为使用等离子体充当离子束的输运介质提升离子束的品质与应用价值提供理论支撑。本文首先对离子束在等离子体中的自生电磁场演化进行了推导,并解析地得到了高能低密度离子束在等离子体中的自聚焦条件。在本文的理论框架中,离子束在输运的过程会不断对等离子体进行加热。结果显示自聚焦条件强烈依赖于等离子体被加热的程度。当等离子体被弱加热时,离子束会整体向中心聚焦,形成一个密度更高的离子束。当等离子体被强加热时,离子束会在中心形成中空结构,产生环状聚焦。随后本文以氢硼束靶聚变为例,通过理论与模拟研究了量子简并效应与集体电磁效应对于离子束能量损失与聚变反应率的影响。结果显示相较于质子束入射固体硼靶,质子束与等离子体状态的硼靶相互作用能够生成更多的聚变反应产物α粒子。原因在于固体硼靶变成等离子体后,量子简并效应会变强,而集体电磁效应会变弱。这两个因素会降低质子束在硼靶中的能量损失,使得有更多有足够能量的质子可以参与到氢硼聚变反应中。然后本文利用混合粒子模拟程序LAPINS对离子束在弱加热情形下的自聚焦效应行了模拟研究,并通过模拟结果验证了解析推导得到的自聚焦条件。最后本文对离子束成丝不稳定性进行了模拟探索,发现离子束密度、动能越大,成丝不稳定性增长率越大。本文还发现可以通过外加纵向磁场对离子束成丝不稳定性进行抑制,且所需要的磁场强度依赖于离子束的密度与动能。