空心阴极灯是一种产生原子锐线发射光谱的低压气体放电管，其阴极形状一般为空心圆柱，由被测元素的纯金属或合金制成。阳极为金属环，通常由钛制成，兼作吸气剂使用，保证管内气体的纯净。灯的外壳为玻璃管，窗口由石英制成，管内抽成高真空，充入低压惰性气体氖气或氩气。空心阴极灯的发光是辉光放电。当灯的阴极、阳极间施加 300－500V 电压时，极间形成电场，电子在电场的作用下，由阴极向阳极运动，并与充入的惰性气体分子发生碰撞，使惰性气体分子电离。正离子以极高的速度向阴极运动，并撞击阴极内壁，引起阴极物质溅射，溅射出的阴极元素的原子在空心阴极内形成原子云，原子云进一步与气体离子撞击后被激发至高能态，高能态的原子很不稳定会自发回到基态。在返回基态的过程中多余的能量以光的形式释放，就得到了相应元素的特征谱线。空心阴极灯的发射强度由灯电流的大小决定。在信噪比允许的情况下，尽可能使用较小的灯电流会获得较好的检出限以及动态测量范围，同时延长了灯的使用寿命。