等離子體的獨(dú)特性能使其成為一種功能非常強(qiáng)大的工業(yè)制造和加工手段。等離子體的獨(dú)特作用是基于下列等離子體環(huán)境中的各種效應(yīng)而言的。

（1）等離子體中存在大量從電場(chǎng)獲取能量的電子。

（2）等離子體中的電子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空間電荷的電場(chǎng)和熱能。

（3）等離子體邊界處存在電場(chǎng)較強(qiáng)的鞘層區(qū)域，帶電粒子在該區(qū)域內(nèi)將被加速。

（4）等離子體中的中性原子和分子受到高能電子和離子的碰撞，會(huì)變成帶電的自由基粒子。

（5）等離子體中的高能粒子與材料相互作用，導(dǎo)致材料表面發(fā)生濺射和蒸發(fā)，而釋放出相關(guān)組元的粒子。

（6）等離子體產(chǎn)生過程中的高能輻射是由原子躍遷或與電磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生的。

實(shí)驗(yàn)證明，在一個(gè)等離子體發(fā)生器中，這幾種效應(yīng)往往同時(shí)存在，在這些效應(yīng)的共同作用下，引發(fā)了很多現(xiàn)象，因此很難分析出引發(fā)這些現(xiàn)象的具體原因，這就是人們認(rèn)為的繁學(xué)。但是目前這種情況正在改變，等離子體技術(shù)是一種應(yīng)用科學(xué)，如果想要進(jìn)一步改進(jìn)等離子體工藝，就必須認(rèn)識(shí)等離子體工藝的科學(xué)原理，因?yàn)檎J(rèn)識(shí)一個(gè)過程背后的科學(xué)原理才是改進(jìn)改過程至關(guān)重要的依據(jù)。

優(yōu)化和加強(qiáng)等離子體的放電參數(shù)后，可使其適用于某種特殊的應(yīng)用上。例如，對(duì)聚變等離子體而言，需要對(duì)它的粒子溫度升至上億度，它是一種雜質(zhì)含量最少的等離子體，產(chǎn)生時(shí)要求一種強(qiáng)約束；而對(duì)磁流體（MHD）等離子體而言，要求它的流速和電導(dǎo)率都很高。同理，對(duì)于用于材料處理和加工手段的等離子體，需要對(duì)其放電參數(shù)進(jìn)行控制和優(yōu)化。

用于材料加工和制造的等離子體的相關(guān)物理過程包括：

（1）將電能轉(zhuǎn)化為工作氣體加熱和電離的能量。

（2）形成產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)所需的基團(tuán)和活性。

（3）動(dòng)能、動(dòng)量或質(zhì)量被傳輸?shù)教幚韰^(qū)域或邊界區(qū)域，包括傳輸?shù)诫姌O上。

（4）在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候停止或終止反應(yīng)，移走產(chǎn)物。

用于材料處理的等離子體，在許多方面不同于其他等離子體。首先，這種等離子體在與材料相互作用時(shí)，沒有條件限制的要求。對(duì)材料的處理效果是由沉積到材料表面的、帶有能量的各種粒子的通量決定的。這些粒子的能量分布是不平衡的，這意味著這種等離子體將賦有非平衡等離子體中粒子形成和消失的特點(diǎn)和某些特性。其次，在這種等離子體中存在電離放電的粒子成分，這些粒子會(huì)對(duì)原子的物理和化學(xué)過程產(chǎn)生重要影響。

等離子體與材料之間的相互作用，以及等離子體參數(shù)和氣體參數(shù)之間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。反應(yīng)器的功能主要由等離子體的產(chǎn)生技術(shù)、氣相化學(xué)反應(yīng)以及材料表面的相互作用決定。這幾張技術(shù)都需要用到等離子體技術(shù)和材料科學(xué)。反應(yīng)器的工作參數(shù)由初始條件、邊界以及氣體成分、壓力、速率、功率等輸入?yún)?shù)組成，此外還包括不同粒子間以及粒子與邊界間相互作用的參數(shù)，如橫截面、速率和傳遞系數(shù)以及發(fā)射、反射和黏性系數(shù)等。此外，在處理過程中，由于實(shí)際的空間尺寸和時(shí)間尺度的差異，等離子體的分布隨空間和時(shí)間而變通常是不均勻的。