等离子设备产生的等离子体处于弱电离状态，因此在低温等离子体放电过程中，通常会产生六种基本粒子：光子、电子、基态原子(或分子)、激发态原子(或分子)、正离子和负离子。在等离子设备中，光子和电子没有内部结构，光子的能量取决于它们的频率v。在等离子设备中，自由电子的能量取决于其运动速度v，从原子的内部结构来分析，根据量子力学原理，自由电子可以处在许多不同的能态中，这些态可以按照能量的大小排列成能级图。

等离子设备中原子的能级图是由原子内部所有粒子共同决定的，没有受到干扰的原子和分子一般处于稳定的基态能级，但是我们所感兴趣的只是原子外层的电子，即价电子的能量，因为气体放电过程主要是由这些电子参与的。当价电子从外层得到额外的能量时，它会跃升到原子处于激发态的高能级。一个电子在激发能级(大约10-8s)上停留的时间很短，随后会跃迁回基态或另一个较低的激发能级，并以光子的形式辐射出激发能而获得额外的能量。

还有一些能级(亚稳态)存在得时间较长，在这些激发态中的原子，如果不与其他粒子或腔壁发生碰撞，就不可能返回到辐射光子形式的低能级，称之为激发态。在亚稳态中，原子的寿命可以是10ms到几秒甚至几天。如果电子获得的能量超过电离能，那么它就会从原子中完全脱离出来，变成自由电子，然后原子变成正离子。等离子设备中的分子一般由几个原子组成，由于这些原子相互作用，分子能级比原子能级复杂，而且气体分子的激发和电离也不同于气体原子的激发和电离。除了电子能量，分子的内能还包括振动能和转动能，这些能量也是分离的，能量级图非常复杂。

等离子设备等离子清洗及中的正离子的能态也可以用能级图来表示，正离子一次离子化原子的离子化能量与产生二次离子化所需的能量相对应；负离子是由电子附着在某些原子或分子上而形成的，尤其是外电子壳几乎充满的原子或分子。负离子的能量与原子或分子的基态能量加电子的亲和能相等。

在等离子设备中气体放电时产生的中性粒子为原子或分子。原子可能是惰性气体原子或金属蒸汽原子；分子可能是单原子或多原子复杂分子。空气压力的范围从零点几帕到数十万帕不等，相应粒子密度的变化范围达到108个数量级。

一般情况下，气体在等离子设备中放电的粒子是电子和各种离子，其电子密度一般在10^16~10^20/m3之间。正、负离子是气体放电产生的，与中性粒子不同，例如，大气等离子体放电产生的大量离子，如N+,N,O+,O2,NO-,NO2,O2和O3等.。每个离子都会影响气体放电的电特性，尽管电子通常会起主导作用。在低温等离子设备中，存在着各种连续运动和碰撞的粒子，它们都属于非弹性碰撞，我们称之为等离子体元过程，也就是等离子体微观过程。