正常輝光放電陰極暗區(qū)中的電子運動是垂直于陰極表面的一組平行電子束，氣體電離率約1%。如果陰極制成一定直徑和長度的圓筒，兩個負(fù)輝區(qū)重疊會在一起，這時電子在負(fù)輝區(qū)來回振蕩，增大了碰撞電離幾率；

而且陰極濺射也很強烈，陰極附近出現(xiàn)較高的金屬蒸汽壓，結(jié)果孔內(nèi)電流密度大大提高，負(fù)輝區(qū)也會發(fā)出明亮且均勻的光，這就是空心陰極（ Hollow Cathode Discharge ，簡稱HCD）現(xiàn)象。

 產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)的原因一般是工件裝得太緊密，或工件上有直徑很小的深孔。孔徑小到孔壁兩邊的陰極輝光區(qū)重疊，在重疊區(qū)內(nèi)的重疊輝光電流急劇增大，引起狹縫和小孔過熱，使局部產(chǎn)生高溫，甚至熔化。 

對于幾何形狀復(fù)雜的工件在進行離子氮化時，裝爐時要仔細(xì)作好充分的準(zhǔn)備，將可能發(fā)生空心陰極的部位覆蓋，但這會增加整個處理過程的時間和費用。若離子滲氮熱處理時發(fā)生空心陰極現(xiàn)象要中止工作，開爐將孔遮蓋。