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离子束的应用范围十分广阔,在现代科学研究和工业应用中都有着十分重要的作用,人们在不断的探索研究中发明设计了各种离子源,实现了离子注入、离子束沉积、离子束分析等功能,本论文主要围绕这几方面的应用展开了如下几个方面的工作：(1)用2×1.7 Mv串列加速器的铯溅射负离子源在低能端引出了B,C,F,Al, Si等元素的单原子离子及其团簇负离子束,以及BC-和CN-分子负团簇离子束,团簇能量为20 keV,团簇的尺寸范围为1-10个原子,束流变化范围为5 nA～200衅,某些元素(如C)的团簇负离子存在“幻数”现象；(2)在低能团簇沉积靶室将碳团簇注入到25μm厚的铜箔上,在真空中辅以9500℃高温退火处理后制得了少层石墨烯。对样品进行拉曼光谱表征分析发现,石墨烯的厚度随着注入剂量增大而增加,并且团簇离子注入引起的辐照损伤具有非线性效应,增加团簇尺寸有利于降低石墨烯的缺陷；(3)用新购置的200 kV离子注入机(LC-16型)将Ar离子注入到硅衬底中,注入能量为190 keV,剂量为3×1016 atoms/cm2,用RBS对注入Ar的含量进行了定量分析,并得出其在硅衬底中的含量分布,为离子注入机的校正提供了实验依据。该离子注入机校正后,注入的均匀性偏差降至5%以内,面电阻测量的结果与RBS结果一致；(4)用能量为1.52 MeV和2.42 MeV的Li2+离子束对TiAlN/MoN多层膜结构的调制周期进行了RBS测试分析,得出TiAlN和MoN的平均厚度分别为45 nm和46 nm,即调制周期约为90 nm。RBS测试中可通过加入射束的能量来提高探测深度,降低入射束能量或增大入射角来提高深度分辨率；(5)以1.7 Meg的质子束为入射束用Non-RBS的方法对红宝石样品进行了定性和定量分析,样品中的微量杂质元素主要为C,Cr和Pt,在R。中的含量依次为3 at.%,0.7 at.%,和2.7 at.%,在R2中的含量依次为3.5 at.%,0.2 at.%,和1.7 at.%；(6)利用质子与碳在1.73 MeV能量下的共振核反应C(p,p)C分析研究了碳注入ZnOS/Al2O3薄膜样品中C元素的含量,并根据Non-RBS谱中C的表面共振峰的强度分析了激光退火对注入碳原子的扩散作用。