在托卡马克装置中，一些辅助加热手段如离子回旋共振加热或中性束注入会在边界产生高能粒子。芯部的高能粒子由于能量高、弛豫时间长，会有一部分通过径向扩散或边界局域模爆发而打到材料表面上进而影响等离子体和材料相互作用。由于等离子体鞘层决定了等离子体与材料相互作用并且影响边界等离子体输运过程，基于这种现实意义上的重要性，本论文分别研究了高能离子和高能电子的存在对等离子体鞘层的影响，并讨论了在实际应用中对边界等离子体朗缪尔探针诊断的影响。　　本文研究了热离子存在情况下等离子体鞘层的形成。虽然流体近似已经被广泛用来研究等离子体鞘层动力学，但是当鞘层中包含温度高于电子温度的热离子时，如何在最大程度保留动理学效应的情况下对流体方程组进行截断一直是一个困难的问题。因此本文利用具有全动理学效应的粒子模拟方法对包含热离子的一维、无碰撞的鞘层进行了研究。通过对离子能量方程的分析，并考虑离子的动理学效应，发现在鞘层边界附近离子多方系数接近于常数，因此将这修正后的多方系数代入状态方程能用来对流体方程组进行截断。而离子多方系数在很大程度上依赖于热离子的温度及其在等离子体中的浓度。本工作给出了一个半解析的模型来解释这些模拟结果，并讨论了热离子动理学效应对探针理论中饱和离子流密度的影响。　　通过粒子模拟方法重点研究了高能离子对饱和离子流的影响，发现高能离子和背景离子能被当成两种粒子来对待，并且在鞘层边界满足各自的玻姆判据。若高能离子的浓度高于特定值，高能离子将对饱和离子流有很大的影响，这取决于电子温度、高能离子温度及其多方系数。其结果就是悬浮电势和I-V探针特征曲线会明显受到高能离子的影响，当高能离子电流在饱和离子流中占据主导时，对饱和离子流的分析将得到高能离子温度而不是电子温度。　　利用一维流体模型研究了碳或钨材料表面的等离子体鞘层的形成，其中包含了高能电子和二次发射电子。在此模型中，高能电子用电子能量分布函数来描述，而二次发射电子是由电子对壁的撞击引起的。高能电子及其引起的二次发射电子会严重影响悬浮电势以及I-V探针特征曲线。对于钨壁，研究发现随着高能电子能量的增大，在二次电子发射系数和悬浮电势等参量的剖面中会出现急剧变化，这是由于二次电子发射系数与鞘层电势会相互影响;而对于碳壁二次电子发射系数和悬浮电势的曲线都是连续变化的。在高能电子成分没有主导鞘层时，I-V探针特征曲线同时依赖于高能电子能量分布函数和壁材料种类。当高能电子成分主导鞘层时，对I-V探针特征曲线的分析将得到高能电子的能量。