本工作基于传统的活性屏等离子体渗碳技术结和空心阴极放电，提出一种新的表面改性技术—低气压空心阴极等离子体源渗碳技术。该技术中阴极屏材料为石墨，屏表面阵列分布着小孔，孔内镶嵌了石墨管空心阴极。在气压低于100 Pa，CH₄+90%H₂条件下，使用峰值电压为800 V频率为30 kHz的高压脉冲电源，可以使所有石墨管内同时发生空心阴极放电。低气压空心阴极等离子体源实现了均匀的等离子体分布和高的等离子体密度，并且在已有阴极屏热辐射加热的基础上增强了加热能力。采用低气压空心阴极源进行等离子体渗碳，可以提供额外的具有高密度碳离子和活性碳原子。本工作对AISI 304L奥氏体不锈钢进行低温渗碳处理，渗碳温度450˚C，渗碳时间6小时，渗碳气压50 Pa 和300 Pa，样品偏置电位为200 V。气压为50 Pa时获得的渗碳层厚度约13 mm，近表面碳浓度约2 wt. %，表面硬度约HV_{0.25 N} 8.5 GPa 均大于300 Pa下的结果。从X射线衍射谱中可以观察到在50 Pa和300 Pa下均形成了碳膨胀奥氏体相（γ_C相），但是在50 Pa下还观察到亚稳碳化物 Fe₅C₂，该碳化物的形成与表面的高碳浓度有关。通过对该技术的等离子体状态，温度场以及渗碳结果研究，表明该技术可以提供高的碳势和均匀的碳势分布，提高了等离子体渗碳工艺的效率和均匀性.