等离子体粒子模拟(PIC-MCC)是通过追踪大量带电粒子在电场中运动而得到宏观特性量及运动规律的一种最基本的模拟方法。这种方法具有准确性高,获得等离子体信息全面等优点。本文采用PIC-MCC模型进行了短脉冲放电等离子体模拟研究。基于最新电源技术的发展以及短脉冲在等离子体实验上的应用,本研究工作主要分为三个方面：纳秒上升沿脉冲浸没式离子注入研究,纳秒脉冲大气压介质阻挡放电研究,纳秒脉冲针板放电研究。等离子体浸没离子注入(PⅢ)是一种材料表面处理技术。其基本过程是将靶浸没在等离子中,再施加一系列高压负脉冲,在此脉冲的作用下,离子被直接提取并加速到靶中。随着电源技术的发展脉冲上升沿将越来越短,这种先进的脉冲电源将会逐渐取代原来的脉冲电源而应用于PⅢ当中。然而研究这种“超短”上升沿脉冲PⅢ过程的工作很少有人涉及,亟需有理论模拟来揭示这种电源下PⅢ的物理过程。本文主要研究纳秒上升沿的脉冲PⅢ过程。通过对等离子体密度、电流、注入能量、注入剂量等参量的研究,我们发现纳秒上升沿脉冲能够增加等离子体密度,注入能量和剂量,从而有效的提高注入效率。大气压放电不需要昂贵的真空系统,降低了对设备的要求和运行成本,因此引起了人们的广泛关注。介质阻挡放电(DBD),又称无声放电,是现今使用最多的一种大气压放电方式,传统的DBD放电使用交流电源,放电中包括很多微放电通道,这些微放电通道会导致局部过热,这种局部过热效应限制了DBD在生物医学等方面的应用。研究人员发现纳秒脉冲介质阻挡放电可以避免微通道放电导致的局部过热,获得高密度的均匀等离子体。本文采用PIC-MCC方法研究了纳秒脉冲DBD的物理机制；研究结果表明纳秒脉冲DBD可以有效的增加放电电流,提高等离子体密度；二次电子可以进一步提高等离子体密度,增加等离子体区域。电晕放电也是一种常见的放电方式,在放电的两个电极中至少有一个曲率半径很小的电极。本工作采用PIC-MCC模拟了纳秒脉冲针板放电。详细解释了针板放电的物理机制,以及针尖半径对放电的影响。研究表明,气体压强的转变导致了放电模式发生转变；通过对高能电子的分析,对其转变原因进行了详细分析。