普通空心阴极灯（或称为单阴极空心阴极灯）是通过阳极和阴极之间的放电作用，引起阴极溅射而产生原子蒸气，同时也提供产生原子光谱的激发能量，激发蒸气中的部分原子而产生原子光谱的，即整个光谱产生过程分两步进行：溅射产生原子蒸气和激发蒸气中的原子。这种灯的优点是结构简单，使用方便。缺点是上述两种过程不能分开控制，改变如放电电流等一些放电参数，将同时对两种过程产生影响。如增大供电电流，虽能增加特征共振光谱辐射的输出，但同时也导致了特征共振光辐射的自吸收增大和共振变宽，输出的谱线轮廓变坏；反之，如减小供电电流，虽减少了谱线自吸收和共振变宽，特征共振光辐射的谱线轮廓得到改善，但同时也减小了特征共振辐射的输出。
为了改进上述普通空心阴极灯存在的发光强度受限制的缺点， 国外在20世纪60年代中期就研制出了带有辅助放电的高强度空心阴极灯（high intensity hollow-cathode lamp），其中比较有代表性的有 Sullivan-Walsh 型，见下图，其基本结构就是在普通空心阴极灯中增加了一对辅助电极。这种灯的基本特点是使用两个 独立的放电，一个是空心阴极放电（一次放电），即在空心阴极内壁由空心阴极和阳极的辉光放电产生原子蒸气的溅射，并在负辉区 激发部分原子蒸气；另一个就是辅助电极间的低压大电流电弧放电（二次放电），部分未被激发的原子蒸气与辅助电极放电所形成的等离子区的粒子相互碰撞而被激发。这种二次独立放电激发的方式改进了上述普通空心阴极灯遇到的制约因素，大大提高了空心阴极灯 的总辐射强度。
在20世纪70年代初 Lowe 设计了一种主要用于原子荧光光谱 分析的高强度空心阴极灯，见图 b。它采用一个圆 柱状空心筒作阴极，其中产生空心阴极放电。在空心阴极的上方还 ，有一个涂氧化物的阴极，即辅助阴极。来自辅助阴极的二次放电通过圆柱空筒的中心和两层限制板中间的孔穴到达公共阳极。与 Sullivan-Walsh 型高强度空心阴极灯相比，这种灯的优点有两个：一是二次放电受到直径很细小的圆柱阴极限制，使电子密度大大增 加，即增加了原子激发的效率；二是高电子密度的二次放电，通过 的区域是一次放电所产生的原子浓度最大的区域，所以进一步提高了灯的辐射强度。
高强度空心阴极灯的结构特点是：增加了带有易发射电子的氧化物涂层的热丝阴极，以提供低压大电流放电电流。因此其主要优点是输出的光强度高，与普通空心阴极灯的发光强度相 比，Sullivan-Walsh型要强4~17倍，L6we 型要强10〜100倍。 但是由于增加了一个带有易发射电子氧化物涂层的热丝阴极作为辅助阴极，其控制电源除了一个主电源外，还要另外设置一个功耗较 大的加到辅助阴极的麻助电源和一个热丝阴极的加热电源，因此使 ，用很不方便，且由于这种灯所需的工作电流较大，易导致阴极材料迅速损耗，特别是那些易发元素灯损耗更快；另外也容易使灯过 热和损坏涂有氧化层的辅助灯丝，因此寿命较短。
1987年我国的高英奇等研制成功了一种新型高强度空心阴极灯， 被称为高性能空心阴极灯（high performance hollow-cathode lamp）， 也称为双阴极空心阴极灯（见下图）。这种灯的结构与上述 LSwe 型结构相似，所不同的是其辅助阴极不采用热丝阴极，而是采用了一 个一端或两端开口的空心圆柱形空心阴极，因此不需要设置热丝阴 极的加热电源。主阴极和辅助阴极分别单独供电，既避免了主阴极与辅助阴极放电不稳引起的相互影响，又可分别控制其激发电流，调节最佳放电参数，使阴极溅射效应相对减小，激发效应显著增加，使激发发光在低原子密度和高电子及离子密度的条件下进行，因而显著地减小了自吸、变宽和离子谱线，获得高光谱质量的强光谱谱 线。与普通（单阴极）空心阴极灯相比，在总电流保持相同的条件 下，由于由两个阴极来分担总电流，分流到每个阴极中的电流显著减小，因此大大延长了灯的使用寿命。现在这种高性能空心阴极灯已被广泛地应用于我国各厂家生产的原子荧光光谱仪器中。
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