Om de haalbaarheid van kernfusie voor energieopwekking aan te tonen, wordt in Cadarache, Zuid-Frankrijk, ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) gebouwd. Voor het ITER-project zijn twee neutrale bundelinjectoren nodig die elk 16.5 MW kunnen leveren om het reactorplasma te verhitten. Een geneutraliseerde deuteriumstraal, versneld tot 1 MeV, is nodig om de kern van het plasma efficiënt te verhitten. Om deze prestaties te bereiken zijn negatieve ionenbundels nodig, vanwege hun grotere neutralisatie-efficiëntie bij 1 MeV in vergelijking met positieve ionen. Daartoe wordt momenteel de MITICA-testfaciliteit gebouwd bij Consorzio RFX in Padua, om de technologische haalbaarheid aan te tonen en het prototype van de neutrale bundelinjectoren voor ITER te realiseren, voordat deze worden gebouwd op de ITER-locatie, in Cadarache. Gezien de complexiteit van de taak is in 2018 een tweede experiment van start gegaan: SPIDER, ook ondergebracht bij Consorzio RFX. Het werk dat in dit proefschrift wordt gepresenteerd, is gericht op het creëren van hulpmiddelen om de prestaties van SPIDER te verbeteren, door gebruik te maken van de metingen die zijn uitgevoerd met verschillende diagnostieken op SPIDER zelf en op twee andere negatieve ionenversnellers: NIO1, ook ondergebracht bij Consorzio RFX, en NIFS-RNIS, ondergebracht bij het National Institute for Fusion Science (Toki, Japan).