空心陰極燈是同一個陽極(鎢棒)和呈空心杯形的陰極組成，它是由被測元素的純金屬制成，將陰極和陽極低壓密封于充有惰性氣體的玻璃管中。玻璃管中設有石英窗，以便透過紫外線。惰性氣體采用采用氖和氬。當兩個電極施加電壓時(約500V)，電子由陰速射向陽極，此時電子與惰性氣體碰撞而電離，產生的離子被電場所加速而強烈地轟擊陰極表面，導致陰極表面的金屬原子發生濺射，它們又與電子、惰性氣體原子及離子碰撞而產生激發，便發射出此元素的特征光譜。

　　空心陰極燈，是一種特殊形式的低壓輝光放電銳線光源。

　　構造：陰極：大多數為純金屬或合金，對于一些貴金屬，則將其制成薄片襯在支持電極上。陰極在中間為空桶形狀，空心陰極燈因此得名；

　　陽極：是一個焊有鉭片或鈦絲的鎢棒，因為鉭片或鈦絲具有吸氣作用，在高溫下可以吸收少量有害氣體；

　　折疊屏蔽層：為防止陰陽極的擊穿，在陰陽極間設有屏蔽層。

　　原理：空心陰極燈是一種特殊形式的低壓氣體放電光源，放電集中于陰極空腔內。當在兩極之間施加200伏到500伏電壓時，便產生輝光放電。在電場作用下，電子在飛向陽極的途中，與載氣原子碰撞并使之電離，放出二次電子，使電子與正離子數目增加，以維持放電，正離子從電場獲得動能。如果正離子的動能足以克服金屬陰極表面的晶格能，當其撞擊在陰極表面時，就可以將原子從晶格中濺射出來。