自上世纪初在实验室实现气体放电等离子体以来,历经百年发展,气体放电等离子体理论及其应用硕果累累。气体放电等离子体在国民生活以及国防军事领域都实现了重要应用。随着技术的发展,人们对气体放电等离子体的控制要求越来越高,需要更加完善的理论和方法进行指导。动理论是描述气体放电等离子体常用的一种理论工具。基于动理论发展了局域近似理论和非局域近似理论。局域近似理论在描述气体放电等离子体时忽略了空间梯度项,在低气压等条件下不能与实验吻合。非局域近似理论用于解决和空间梯度相关的问题,尤其是在低气压下等离子体中的空间梯度对等离子体特性的影响。对于气体放电等离子体的实际应用方面,特别是在航空航天中等离子体与电磁波相互作用领域,还存在一些物理问题需要解决。本论文以气体放电低温等离子体为研究对象,主要探究了非局域理论模型、探针诊断、等离子体绝对负电导率及其与电磁波相互作用。（1）气体放电低温等离子体非局域动理论模型的研究。首先基于气体放电等离子体动理论,利用空间平均的Holstein-Tsendin非局域近似玻尔兹曼方程,研究了气体放电等离子体中亚稳态原子对等离子体电子分布函数及等离子体相关反应特性的影响;电子与亚稳态原子的超弹性碰撞会强烈影响电子分布函数的形式和反应速率常数,而且电子分布函数的复制现象会随着激发阈值周期出现;探究了非局域等离子体中双极性电场对等离子体电子分布函数的影响,并与局域近似进行了比较,当等离子体中的双极性电场超过加热电场时,都不能忽略双极性电场对电子分布函数形成的影响,阐明了非局域双极性电场对等离子体的重要影响。（2）研究了气体放电低温等离子体的产生及诊断。研究了实验室中空心阴极的放电特性,实验上得到了空心阴极无正常辉光或短正常辉光的特性;基于非局域等离子体探针诊断理论和时间同步电路等,改进了朗缪尔探针诊断方法;解决了对等离子体进行探针诊断时,等离子体电势的振荡对测量结果的影响,实现了对交流放电等离子体的准确诊断,并利用微波法诊断等离子体作为辅助测量方法进行验证。（3）利用非局域理论对气体放电等离子体进行理论分析及电导率研究。通过引入非局域电离源,较为完整地复现了典型直流辉光放电结构;准确估计了近阴极区以及正柱区的等离子体参数;该模型具有能够快速进行直流辉光放电仿真的能力,给出直流辉光放电的纵向结构并将其与实验中观测到的现象进行比较,对等离子体的产生和诊断具有重要应用价值;研究了等离子体绝对负电导率的形成,通过相应的理论建模和分析,研究中利用非局域等离子体的空间梯度,使辉光放电等离子体在一定气压范围内实现两次电场反转,进而在大于第二电场反转点形成电子能量分布函数的反转;利用氩气动量转移截面具有的Ramsauer最小值的特点产生了稳定的等离子体绝对负电导率。（4）研究了电磁波与局域及非局域等离子体相互作用。利用数值优化方法,研究了均匀等离子体对电磁波的衰减作用与等离子体参数的依赖关系;考虑鞘层存在下,研究非均匀等离子体对电磁波传输的影响,基于势阱的思想,提出了“Tick”分布可用于调控电磁波在等离子体中的传输;实验上利用网络分析仪和同轴空心阴极放电装置,在特定气压强下,实现了非局域等离子体的绝对负电导率及等离子体对电磁波的放大作用。