低温离子渗硫设备的结构有立式渗硫设备和卧式渗硫设备两种，结构示意图如图1所示。两种设备都由真空系统、电源控制系统、供气系统及水冷系统组成。

图1 低温离子渗硫设备结构示意图

真空系统由真空室、真空泵、气流阀、节流阀、硅管及真空计组成。真空炉为卧式单室炉，它专门用于进行离子硫化处理。真空炉的炉壳为三层的圆筒结构，内层中间填充有隔热材料，防止热量散失。外层是循环冷却水的通道。在圆筒的相应部位打孔，接入阴极引线、加热电极、热电偶引线；安装观察孔、真空硅管；连接抽气口等。真空炉的开启与关闭通过活动炉体的开关来控制。在真空炉内放置有提供渗硫气氛的硫蒸发器和测定温度的热电偶。

电源控制系统可分为辉光放电电路、灭弧及保护电路、热电偶电路和真空测量电路。离子硫化过程中，要保证工艺参数的稳定，就必须控制好工件表面的电流密度。在异常辉光放电区电流密度随电压变化显著，硫化过程中存在的微小气压波动、工件温度的变化及表面状态的改变都容易导致电流密度的变化。

供气系统由氨气瓶、减压阀、上回阀和质子流量计组成。在清洗炉壁时，依次打开减压阀和上回阀，通过质子流量计和真空计控制送入真空炉内的氨气的流速和流量。

水冷系统由两部分组成。一部分用于冷却真空泵，另一部分用于冷却真空炉体。在抽真空过程中，真空泵的冷却水要始终打开，防止真空泵过热，影响抽气速率和其使用寿命。由于离子渗硫的处理温度一般都比较低，因此冷却炉体的冷却水一般不打开。当在较高温度且处理时间较长时，其内部的热量不可能完全隔绝。为防止外炉壁烫伤工作人员，此时要开启循环冷却水。

低温离子渗硫也叫辉光离子渗硫，其原理与离子渗氮相似。渗硫时含硫气体在电压作用下会电离产生淡蓝色辉光，这是离子渗硫的主要视觉特征。离子渗硫的反应气体为固体硫蒸气，工件接阴极，炉壁接阳极，当真空度达到30帕时，给炉内通入氨气，在阴阳极之间加800伏高压直流电。在电压作用下，氨被电离成离子，向阴极运动，产生淡蓝色辉光。氨离子在阴极附近受到阴极压降的作用而被加速，以一定的能量轰击工件表面，在使工件温度不断升高的同时，去除工件表面的残余气体并增强其表面活性。温度升至硫的升华点（112℃左右）时，固体硫被气化，弥漫于整个炉内，当温度到达至设定的温度时停止轰击，冷却后取出真空封存保存。