次级束流在物理学、材料科学、生命科学、医学等领域有着广泛的应用。和初级束流相比,次级束流在制备过程中存在转换效率低、传输过程复杂等特点。为了得到高品质的次级束流,包括高流强、高极化、低本底等特性,束流输运系统的设计极为关键。本文主要研究了和超大发射度、宽动量分散带电次级束流传输相关的物理问题,包括周期性传输、电荷态/粒子种类筛选、动量筛选、绝热变换传输、小束斑聚焦等。超大发射度束流的传输受高阶效应的影响非常严重,主要来源于两个方面,一是束流本身大角散和宽动量分散引起的高阶效应;另一方面是大孔径磁铁边缘场引起的高阶效应,使得其传输难以很好的用近轴光学来描述,许多问题的细化研究以及参数优化极大的依赖于多粒子跟踪模拟程序和优化程序。本文的研究主要基于MOMENT和CSNS EMuS两个项目的输运线设计开展,同时还做了基于MICE的螺线管聚焦轨道校正工作。MOMENT是为了测量轻子CP破坏相角我国提出的基于加速器中微子的中微子振荡实验方案。为了得到高流强的中微子束,我们需要传输束流的发射度高达100 πmm·rad,输运线系统共需要完成电荷筛选、束流偏转、绝热变换和π/μ长直衰变传输四个主要功能。对于电荷筛选,本文详细介绍了目前电荷筛选常用的三种方法及其原理,同时对基于二极磁铁和弯曲螺线管的两种筛选方案进行了仔细的对比研究,给出了多粒子模拟的结果;对于束流偏转,本文给出了基于螺线管的常规排布模式和翻转模式两种方案,分析了其各自的优缺点;分析了绝热变换段影响绝热变换的因素并对磁场变化曲线进行了优化;长直衰变段采用周期性传输结构,给出了禁带产生的条件以及影响禁带宽度的因素;MOMENT输运线只包含螺线管,给出了各功能段之间的匹配方法;最后给出了两种束线设计方案的End-to-end多粒子模拟结果以及在远端探测器上中微子的能谱。CSNS EMuS是基于中国散裂中子源(CSNS)的缪子源装置,相比于其他缪子源装置多与散裂中子源串行共享质子束,EMuS采用分束后的独享质子束,在缪子靶形状和材料以及次级粒子收集方式的选取方面有极大的灵活度,这就为在相对较低功率质子束流下获取高性能缪束提供了可能。EMuS共设计有三种运行模式,分别是表面缪束模式、极化衰变缪束模式和高动量缪束模式,每种模式下参考粒子的动量以及束线的动量接受度要求均不尽一样,我们对不同模式下束流传输采用同一主输运线但不同参数设置进行了研究,同时设计了两条分支输运线,表面缪束和极化衰变缪束分支输运线。输运线在保证较高传输效率的前提下,同时需要实现动量筛选、正电子筛选和样品位置小束斑聚焦的功能。本文给出了从打靶到样品处的完整输运线设计方案以及多粒子跟踪模拟结果。本文还对缪子电离冷却国际合作实验-MICE上超导螺线管聚焦的轨道校正方法进行了初步的研究,在引入螺线管等效传输矩阵的情况下,可以利用公式很好的表示螺线管准直误差与其造成的束流中心偏移之间的关系,并且验证了该方法在较大束流发射度和动量分散情况下的适用性。