概念
電漿中電子-內部結構模型圖 冰升溫至0℃會變成水，如繼續使溫度升至100℃，那么水就會沸騰成為水蒸氣。隨著溫度的上升，物質的存在狀態一般會呈現出固態→液態→氣態三種物態的轉化過程，我們把這三種基本形態稱為物質的三態。那么對於氣態物質，溫度升至幾千度時，將會有什麼新變化呢? 由於物質分子熱運動加劇，相互間的碰撞就會使氣體分子產生電離，這樣物質就變成由自由運動並相互作用的正離子和電子組成的混合物（蠟燭的火焰就處於這種狀態）。我們把物質的這種存在狀態稱為物質的第四態，即電漿(plasma)。因為電離過程中正離子和電子總是成對出現，所以電漿中正離子和電子的總數大致相等，總體來看為準電中性。反過來，我們可以把電漿定義為：正離子和電子的密度大致相等的電離氣體。
從剛才提到的微弱的蠟燭火焰，我們可以看到電漿的存在，而夜空中的滿天星斗又都是高溫的完全電離電漿。據印度天體物理學家沙哈(M．Saha，1893-1956)的計算，宇宙中的99.9%的物質處於電漿狀態。而我們居住的地球倒是例外的溫度較低的星球。此外，對於自然界中的電漿，我們還可以列舉太陽、電離層、極光、雷電等。在人工生成電漿的方法中，氣體放電法比加熱的辦法更加簡便高
低溫電漿通常，電漿中存在電子、正離子和中性粒子(包括不帶電荷的粒子如原子或分子以及原子團)等三種粒子。設它們的密度分別為ne,ni,nn，由於準電中性，所以電離前氣體分子密度為ne≈nn。於是，我們定義電離度β=ne/(ne+nn)，以此來衡量電漿的電離程度。日冕、核聚變中的高溫電漿的電離度都是100%，像這樣β=1的電漿稱為完全電離電漿。電離度大於1%(β≥10-2)的稱為強電離電漿，像火焰中的電漿大部分是中性粒子(β<10-3 )，稱之為弱電離電漿。
若放電是在接近於大氣壓的高氣壓條件下進行，那么電子、離子、中性粒子會通過激烈碰撞而充分交換動能，從而使電漿達到熱平衡狀態。若電子、離子、中性粒子的溫度分別為了Te，Ti，Tn，我們把這三種粒子的溫度近似相等(Te≈Ti≈Tn)的熱平衡電漿稱為熱電漿(thermal plasma)，在實際的熱電漿發生裝置中，陰極和陽極間的電弧放電作用使得流入的工作氣體發生電離，輸出的電漿呈噴射狀，可用作電漿射流(plasma jet)、電漿噴焰(plasma torch)等。
另一方面，數百帕以下的低氣壓電漿常常處於非熱平衡狀態。此時，電子在與離子或中性粒子的碰撞過程中幾乎不損失能量，所以有Te>>Ti , Te>>Tn。我們把這樣的電漿稱為低溫電漿(cold plasma)。當然，即使是在高氣壓下，低溫電漿還可以通過不產生熱效應的短脈衝放電模式即電暈放電（corona discharge）或電弧滑動噴射式放電來生成。大氣壓下的輝光放電技術目前也已成為世界各國的研究熱點。可產生大氣壓非平衡態電漿的機理尚不清楚，在高氣壓下電漿的輸運特性的研究也剛剛起步，現已形成新的研究熱點。
套用
現在,低溫電漿物理與套用已經是一個具有全球影響的重要的科學與工程，對高科技經濟的發展及傳統工業的改造有著巨大的影響。例如，1995年全球微電子工業的銷售額達1400億美元，而三分之一微電子器件設備採用電漿技術。塑膠包裝材料百分之九十都要經過低溫電漿的表面處理和改性。科學家預測：二十一世紀低溫電漿科學與技術將會產生突破。據估計，低溫電漿技術在半導體工業、聚合物薄膜、材料防腐蝕、電漿電子學、電漿合成、電漿冶金、電漿煤化工、電漿三廢處理等領域的潛在市場每年將達一千幾百億美元。
市場
電漿輔助加工被用來製造特種優良性能的新材料、研製新的化學物質和化學過程，加工、改造和精製材料及其表面，具有極其廣泛的工業套用--從薄膜沉積、電漿聚合、微電路製造到焊接、工具硬化、超微粉的合成、電漿噴塗、電漿冶金、電漿化工、微波源。電漿輔助加工已開闢的和潛在的套用領域包括：
●半導體積體電路及其它微電子設備的製造
●工具、模具及工程金屬的硬化
●藥品的生物相溶性包裝材料的製備
●表面防蝕及其它薄層的沉積
●特殊陶瓷（包括超導材料）
●新的化學物質及材料的製造
●金屬的提煉
●聚合物薄膜的印刷和製備
●有害廢物的處理
●焊接
●磁記錄材料和光學波導材料
●精細加工
●照明及顯示
●電子電路及電漿二極體開關
●電漿化工(氫電漿裂解煤制乙炔、電漿煤氣化、電漿裂解重烴、電漿制炭黑、電漿制電石等)
對上述某些部分領域的目前潛在市場估計：
●半導體工業約為260億美元
●電漿電子學約為400億美元
●工具及模具硬化約為20億美元
●作記錄和醫用聚合物薄膜領域約為幾十億美元的市場
對一些新的有活力的市場估計：
●金屬腐蝕防護約為500億美元
●優質陶瓷約為50億美元
● 在廢物處理、金屬提練、包裝材料及製藥業中的套用約為幾十億美元市場
技術
目前，國內外企業利用低溫電漿技術在環保方面開發出了“低溫電漿有機廢氣淨化設備”、“低溫電漿廢水淨化設備”及“低溫電漿汽車尾氣淨化技術”。
1、低溫電漿在保鮮、殺菌、除臭等方面產品開發，目前已開發出適用於冰櫃、空調、洗衣機的發生器。
2、“低溫電漿有機廢氣淨化設備”利用低溫電漿產生的具有高氧化性的臭氧，在催化劑的作用下，使有機廢氣在較低的溫度完全轉化。該設備可套用於溶劑廠、印染廠、油漆廠等有機廢氣排放源。
3、“低溫電漿廢水淨化設備”可使皮革廠、造紙廠、印染廠、游泳池等排放的廢水經處理後，達到無色無味、無菌的效果。
4、“低溫電漿汽車尾氣淨化技術”除具有一般汽車尾氣淨化器具有的功能外，還有以下特點：
a、可降低發動機百公里耗油量；
b、可降低發動機噪音，運轉平穩；
c、可提高發動機起始加速度；
d、在惡劣環境下，點火啟動成功率達到100%；
e、降低尾氣中有機物及一氧化碳等有害物的排放量；
f、適用於任何型號的燃油發動機、發電機；
新型抗菌藥物
美國《微生物醫學》2010年12月25日報導，抗生素或許很快會遇到它的競爭者，因為俄羅斯科學家近日找到一種治療感染比抗生素更好的方法，這種方法不是另一種藥物，而是物理學成果“低溫電漿”。低溫電漿療法不僅避免了藥物經常引發的副作用，而且這種離子化焰炬不管細菌對抗生素有沒有耐藥性，一律都會殺掉，沒有細菌能逃過電漿的“五指山”。俄羅斯戈瑪樂雅流行病學和微生物學研究所的科學家艾莫列娃說，電漿是一種離子化氣體，有時又被稱作物質的第四態，一般溫度高達數千攝氏度，熱電漿通常被用來給醫療設備殺菌。而低溫電漿的溫度接近室溫，在一個大氣壓環境下，讓電漿的溫度平穩保持在35到40攝氏度之間，這種溫度足以安全觸摸。艾莫列娃說，低溫電漿通過破壞細菌的DNA及其表面結構，可以殺死細菌，這一過程不會損傷人體組織。更重要的是，科學家已經證實電漿可以殺死生長在傷口處的由生物膜保護的細菌。低溫電漿如何對抗可引起感染的有害細菌？艾莫列娃利用實驗室里的低溫電漿焰炬(低溫電漿燃燒器)轟擊兩種常見細菌——綠膿桿菌和金黃色葡萄球菌，這些細菌經常出現在傷口感染處，但對抗生素具有耐藥性，因為它們擁有被稱作生物膜的保護層。5分鐘後，電漿焰炬殺死了一個皮氏培養皿里生長的99%的細菌。10分鐘後，它殺死一隻受傷老鼠傷口處的90%的細菌。由於這種焰炬能直接瞄準小面積的特定感染區域，因此在治療過程中周圍組織不會受損。
