近年来，等离子体源离子注入(PSII)在改善材料表面性能方面得到了广泛应用。该技术是把待加工的样品直接放在等离子体中，当样品上施加一个负偏压脉冲后，电子被电场迅速驱逐并远离样品表面，而离子几乎保持静止，从而在样品表面附近形成了一个离子鞘层。在鞘层中电场的作用下，离子被源源不断地加速注入到样品表面，从而达到改善材料表面性能的目的。在这一技术中，等离子体鞘层的时空演化对材料表面改性有着非常重要的影响。　　 本文利用两维Particle-in-Cell模型，研究了在高压脉冲作用下，环形样品各表面的等离子体源离子注入过程中离子的动力学行为。利用泊松方程、离子运动方程和电子Boltzmann分布，考察了等离子体鞘层中电势分布、鞘层边界演化、离子密度分布、离子运动状态矢量分布和离子注入剂量分布的时空演化规律。　　 Particle-in-Cell模型能够实现对注入离子的有效跟踪，反映离子在空间场中的运动情况，完备地描述鞘层演化规律和离子的动力学行为。随着鞘层的演化，电场会出现“聚焦”现象，导致离子在飞行过程中会彼此穿越，造成样品边缘附近离子注入剂量的极度不均匀，即在样品边缘附近出现三个注入剂量高峰。这一分析方法对实际等离子体源离子注入应用具有重要的指导作用。