尘埃等离子体是传统等离子体放电环境中混合尘埃颗粒形成的复杂物理系统。由于等离子体内部存在大量电子和离子,尘埃颗粒会在等离子体中带有电荷,在等离子体内部电场、磁场及重力场等多物理场的作用下,尘埃颗粒会悬浮在等离子体中的某些区域,使得等离子体物理性质发生改变;同时尘埃等离子体中尘埃颗粒呈现特定的分布规律,进一步引入了尘埃晶格、尘埃空洞等新的物理现象,因此对于尘埃颗粒在等离子体内部悬浮和分布机制的研究是深入研究尘埃等离子体性质的基础。由于尘埃颗粒通常弥散在整个等离子体空间内,并且已有尘埃颗粒捕获实验通常是在直流辉光放电分层的正柱区或射频等离子体近电极区域中实现,现有的实验方式和理论方法对描述如尘埃等离子体的复杂物理系统缺乏有效的手段。基于以上原因,本文选用直流辉光放电均匀的正柱区做为等离子体环境,通过尘埃颗粒捕获阱对尘埃等离子体性质的影响进行理论上的分析,开展尘埃等离子体捕获阱机制的理论研究;设计并制造了尘埃等离子体捕获阱装置,将尘埃颗粒捕获在有限空间进而在实验上研究尘埃等离子体中尘埃颗粒捕获阱的形成机制;同时针对尘埃等离子体诊断困难的问题,将机器学习的程序方法与传统朗缪尔探针诊断方法结合,改进后的朗缪尔探针诊断方法可以对尘埃等离子体捕获阱参数进行更精确的诊断。主要的研究内容包括:研究等离子体内部尘埃颗粒对电子密度、双极电场强度分布和其它等离子体参数空间分布特性的影响。分析了不同尘埃颗粒分布形式下,双极电场对尘埃颗粒的捕获能力,为设计能够稳定悬浮尘埃颗粒的实验装置提供理论基础,并获得尘埃云团内的等离子体参数。通过理论研究直流辉光放电正柱区双极电场对尘埃颗粒的影响,分析双极电场捕获尘埃颗粒的可能性,设计可以绕固定点旋转的U型直流辉光放电管,在从垂直位置旋转到水平位置间多个空间取向下,进行均匀正柱区尘埃颗粒捕获的实验。结果表明由于尘埃颗粒自身重力和双极电场的电场力作用,尘埃颗粒被捕获在从管的水平到垂直部分的过渡点。因此直流辉光放电管的弯曲部位是形成捕获阱的关键。设计V型直流辉光放电管,突出辉光管弯曲部位。在直流辉光放电均匀的正柱区中,观察和分析不同空间取向V型直流辉光放电管中尘埃颗粒的空间分布。研究发现,在已有的实验条件下双极电场可以阻止带电的尘埃颗粒落在V型直流辉光放电管的管壁上。因此,V型直流辉光放电管的设计能够结合尘埃颗粒的重力和双极电场的电场力创建一个简单有效的双极捕获阱,实现等离子体中尘埃颗粒的捕获和控制。针对尘埃等离子体实验中获取等离子体参数困难的问题,进一步结合机器学习方法对传统朗缪尔探针进行改进。在不改变传统朗缪尔探针结构的情况下,为实验上获取等离子体电子密度等参数提供了一条新途径。设计直流辉光放电仿真模型和实验设备,将等离子体放电气压和电源电压作为输入参数,收集模拟和实验的电子密度作为输出参数,预测等离子体电子密度。同时,当数据量足够大时,即使没有进行实验测量,电子密度也可以直接通过输入参数获得,而无需依赖特定的等离子体物理模型。根据无尘埃等离子体参数的诊断结果,使用上述改良探针进行尘埃等离子体的诊断。设计并进行了尘埃等离子体的实验,在不同尘埃颗粒数密度的情况下,测量不同等离子体气压和电流下的电子密度和电子温度,为精确诊断尘埃等离子体参数提供了新的方法。