一般等离子体渗氮工艺要求气压在3~10mbar，这就保证了等离子体与基底之间的接触很充分。对于形状复杂的基底，如表面有效小沟槽或螺纹等，在复杂形状附近的等离子体参数分布会有所差别，这将会导致其周围电场的变化，进而改变这个区域的离子浓度和离子轰击的能量。如果采用常规等离子体渗氮，则鞘层内的离子碰撞会更加频繁，就会导致离子的能量降低，因此也就难以激活氧化物较多的金属表面，如不锈钢等。这种复杂形状基底情况还会导致区域温度过热，渗氮特性也会与其他基底不同。而对用常规等离子体渗氮工艺所产生的这种异常辉光放电，放电参数互相关联耦合，因此不可能单独改变其中某一个放电参数来控制渗氮过程。

为了克服上诉的缺点，研究人员开发了低压等离子体，当气压低于10PA时，就不会产生异常辉光放电了。通过射频激发微波，或从热丝上释放出的高能电子冲击电离等方式都可以产生等离子体，这些低压等离子体充满整个处理空间，其中包含了大量的活性原子，如此会提高渗氮效率。在射频等离子体渗氮中，等离子体的产生和基底偏压是分开控制的，因此可以分别控制离子能量和基底表面的通量。由于工作气压比较低，消耗的气量也相应降低。

在原子团渗氮工艺中，低能量的直流辉光放电可以产生NH原子团，可以利用这些高活性的原子团来渗氮，整个工艺需要一个外加电源来加热工件，这与气体渗氮过程相仿。这种工业不仅可以精确地控制表面拓扑，而且还可以选择是否形成化合物层，也可以在表面结构特性不改变的前提下，控制化合物层的厚度和扩散层的深度。若金属表面有窄缝和孔，用这种工艺也可以很容易地实现渗氮。

传统等离子体渗氮工艺采用的是直流或脉冲异常辉光放电。这种工艺在低合金钢和工具钢的渗氮处理表现尚可，但对不锈钢，特别是有奥氏体结构的钢来说，就表现欠佳。高温渗氮工艺过程中会析出CrN，所以金属表面很硬而且耐磨，但缺点是易被腐蚀。低温和低压放电技术已成功地解决了这个问题，用这种工艺生产出的改性层包含一个称为扩展奥氏体的富氮层。