离子渗氮是在真空炉体内，通过稀薄气体的辉光放电，形成的由离子、电子和中性粒子所构成的等离子体中进行的，所以，青岛丰东热处理小编对离子渗氮物理基础进行介绍。
﹝一﹞真空
真空是相对大气而言。所谓真空，是指在给定的空间内，气体分子密度大大低于周围大气压下的气体分子密度的状态。
通常用真空度来衡量气体分子密度大小的程度，真空度常用压强单位来表示，真空度越高，则气体分子密度越小，也就是压强低，反之，真空度越低，则气体分子密度越大，也就是压强高。所以，真空度高和压强低是同义的。
真空计量中，采用了Torr﹝托﹞和Pa﹝帕﹞等单位：
  1Torr＝1/760atm﹝标准大气压﹞        1Torr＝133.3Pa
  1Pa＝1N﹝牛顿﹞/m2                   1Pa＝7.5006×10-3 Torr
﹝二﹞ 稀薄气体放电
1．等离子体
等离子体是由离子、电子及中性粒子所构成的一种电离气体,整体显电中性。等离子体中由于有大量的带电粒子,所以具有良好的导电性。等离子体中的带电粒子在外电场的作用下，向与自己电极性相反的电极做带有方向性的运动，使气体通导电流。等离子体化学反应比热化学反应更容易进行。
2．稀薄气体放电伏安特性
为获得等离子体必须使中性粒子电离，离子渗氮的是利用稀薄气体放电而获得等离子体的。                         
在稀薄气体的真空容器内的两个电极施加电源电压到c点时，阴阳极间电流突然增大，阴极部分表面开始产生光，阴阳极间电压下降。随后电源电压增大，阴极表面产生的辉光面积增大，但阴阳极间电压不变，至d点，阴极表面完全被辉光覆盖。此后，电流增加，阴阳极间电压随之增加。超过e点，电流剧烈增大，阴阳极间电压突降，辉光熄灭，阴极表面出现弧光放电。c点对应的电压称为辉光点燃电压。从c点至d点，称为正常辉光区，从d点至e点，称为异常辉光区。离子渗氮工作在异常辉光区，在此区辉光均匀覆盖工件表面，且可通过改变阴阳极间电压及阴极表面电流密度，实现工艺参数调节。
气体性质、电极材料及温度一定时，辉光点燃电压与气体压强和阴阳极距离的乘积有关，离子渗氮的点燃电压为400-500V。
3．辉光放电
辉光放电气压一般为数十帕至数千帕，电流密度为数毫安/平方厘米, 电压数百伏，是高电压小电流密度的放电。
﹝1﹞辉光放电的发光分布
辉光是原子由激发状态回到基态，或由电离态变成复合态时放出的电磁波。不同气体的电磁波的波长不一样，辉光颜色也就不同。
辉光从阴极到阳极的分布是不均匀的，从阴极到阳极分为阿斯顿暗区、阴极辉区、阴极暗区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区、阳极辉区等几个区域，各区域的辉光亮度和电压位降都不一样。 ﹝2﹞阴极位降区
阿斯顿暗区、阴极辉区、阴极暗区三区宽度之和总称为阴极位降区dk, 阴阳极间电压主要降落在阴极位降区之内。阴极位降区dk与电压、气压、气体成分有关。
阴极位降区dk与气压呈反比﹝p×dk＝常数﹞，它是维持辉光放电不可缺少的区域，若阴阳极距离d＜dk，辉光就熄灭。利用此原理，可以对阴极进行间隙保护。
﹝3﹞空心阴极辉光放电
阴极位降区dk加上负辉区的长度称为阴极放电长度d辉。两个阴极都产生辉光放电的情况下，当两个阴极距离d1，2＜2 dk时，辉光熄灭；两个阴极距离d1，2＞2d辉时，两个阴极位降区互相独立，互不发生影响，辉光放电正常进行；当两个阴极距离d1，2＜2d辉时，两个负辉区合并，电流密度增加，辉光强度增强，这种现象称作空心阴极效应。在离子渗氮工艺操作时，常常通过调整气压p等工艺参数，来调整d辉，控制空心阴极效应产生。
4．弧光放电
弧光放电一般电压为数十伏，电流密度为数百安/平方厘米，是低电压大电流密度的放电。放电发生在阴极局部。
弧光放电形成的原因主要有热电子发射和场致电子发射。
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