低温等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特,大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特),完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键;但远低于高能放射性射线,只涉及材料表面,不影响基体的性能。

处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中,电子具有较高的能量,可以断裂材料表面分子的化学键,提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体),而中性粒子的温度接近室温,这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。

选择适宜的放电方式可获得不同性质和应用特点的等离子体,通常,热等离子体是气体在大气压下电晕放电产生,冷等离子体由低压气体辉光放电形成。

热等离子体装置是利用带电体尖端(如刀状或针状尖端和狭缝式电极)造成不均匀电场,称电晕放电,使用电压和频率、电极间距、处理温度和时间对电晕处理效果都有影响。电压升高、电源频率增大,则处理强度大,处理效果好。
但电源频率过高或电极间隙太宽,会引起电极间过多的离子碰撞,造成不必要的能量损耗;而电极间距太小,会有感应损失,也有能量损耗。处理温度较高时,表面特性的变化较快、处理时间延长,极性基团会增多;但时间过长,表面则可能产生分解物,形成新的弱界面层。

冷等离子体装置是在密封容器中设置两个电极形成电场,用真空泵实现一定的真空度,随着气体愈来愈稀薄,分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长,受电场作用,它们发生碰撞而形成等离子体,这时会发出辉光,故称为辉光放电处理。辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很大影响,另外与放电功率,气体成分及流动速度、材料类型等因素有关。

不同的放电方式、工作物质状态及上述影响等离子体产生的因素,相互组合可形成各种低温等离子体处理设备。