Динамічна рівновага між колізійними збудженнями і радіаційними дезбудженнями призводить до певного розподілу атомів між їх різними енергетичними рівнями. Більшість атомів буде в низинних рівнях; кількість атомів на більш високих рівнях зменшиться експоненціально з рівнем енергії. Чим нижче температура, тим швидше буде падіння популяції на більш високих рівнях. Тільки при дуже високих температурах високо лежачі рівні енергії будуть зайняті помітною кількістю атомів.
Функція Saha - це функція температури та тиску, високої температури, що сприяє іонізації та високого тиску, що сприяє рекомбінації. Рівняння повідомляє нам відносні числа трьох типів частинок (тобто ступінь іонізації) в рівноважній ситуації, коли кількість іонізацій в секунду дорівнює числу рекомбінацій в секунду.
Слово «іон» у газовій фазі часто розглядається як позитивно заряджений залишок атома, який втратив один або кілька електронів. Однак будь-який електрично заряджений атом (або молекула або радикал), будь то позитивно заряджений (в результаті втрати електрона) або негативно заряджений (що має додатковий електрон) можна правильно назвати «іоном». У цьому розділі нас цікавить негативний іон водню, H −, зв'язана система, що складається з протона та двох електронів.
Один з електронів може легко вислизнути від атома без поглинання будь-якої додаткової енергії, тим самим залишаючи після себе іон в збудженому стані. Такий процес називається автоіонізацією, а відповідні рівні або стани - це рівні або стани автоіонізації. Зворотний процес цілком можливий. Іон в збудженому стані може захоплювати досі вільний електрон, утворюючи таким чином нейтральний атом з двома збудженими електронами. Процес являє собою діелектронну рекомбінацію. Снизу переходи від