Исследованы ионно-оптические системы управления нестационарными потоками заряженных частиц. Рассмотрена динамика нестационарных потоков заряженных частиц в ионно-оптических системах, образованных комбинированными электрическими и магнитными полями. Выведены новые формулы, определяющие разделение импульсных пучков заряженных частиц по времени пролета. Изучены анализирующие свойства электростатического ионного ускорителя, образованного неоднородным электростатическим полем. Получены новые соотношения, определяющие время пролета и условия времяпролетной фокусировки по энергии ионных пакетов, формируемых ионным ускорителем с двумя ускоряющими промежутками. Получены расчетные формулы и разработаны алгоритмы численных расчетов пространственно-времяпролетной фокусировки в двух- и трехэлектродных электростатических ионных ускорителях. Произведен расчет конкретной ионно-оптической системы времяпролетной масс-спектральной установки с улучшенными расчетными значениями разрешающей способности и чувствительности, не уступающими широко распространенным приборам более сложной конфигурации - типа масс-рефлектрон. Выполнено конструирование основных узлов такой установки, произведено изготовление и сборка ее ионно-оптической части.