空心陰極燈元素燈是一種特殊形式的低壓輝光放電銳線光源，它在分析化學、物理學、地質學等多個領域具有廣泛的應用。其工作原理基于高場電壓下的輝光放電。它主要由一個陽極（通常為合金鎢棒）和一個空心圓筒形陰極（由被測元素的金屬或合金化合物構成）組成，兩者密封在帶有光學窗口的玻璃管內，并內充低壓（幾百帕）的惰性氣體（如氖氣或氬氣）。當在兩極之間施加200V-500V的電壓時，便產生輝光放電。在電場作用下，電子從陰極發出并加速向陽極運動，途中與載氣原子碰撞并使之電離，產生的正離子再轟擊陰極表面，將被測元素原子從晶格中濺射出來。這些濺射出來的原子在空腔內與其他粒子碰撞而被激發，最終發射出相應元素的特征共振輻射。
1、陰極
材質：通常由被測元素的金屬或合金制成，呈空心圓筒狀。比如檢測鐵元素時，陰極材料就是鐵；檢測銅元素時，陰極材料為銅。
作用：在電場作用下，電子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，當其撞擊在陰極表面時，可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也會使陰極表面元素發生熱蒸發。濺射與蒸發出來的原子進入空腔內，再與電子、原子、離子等發生第二類碰撞而受到激發，發射出相應元素的特征共振輻射。
2、陽極
材質：一般由金屬制成。
作用：作為陰極的對應電極，主要作用是收集從陰極發射出的電子，并引導電流流向氣體填充區域。
3、填充氣體
種類：常見的填充氣體有氬氣、氖氣、氙氣等惰性氣體。
作用：是產生放電和激發的必要條件。當在兩極之間施加一定電壓時，電子與填充氣體的原子碰撞，使其電離，形成等離子體，從而產生輝光放電。同時，填充氣體的種類和壓力會影響燈的發光特性，不同種類的填充氣體會產生不同的光譜。
4、光學窗口
材質：通常由石英或特制的玻璃材質制成。
作用：為燈的發光提供一個密封的環境，保護燈內部結構不受外界環境的影響，同時也便于觀察和測量燈發出的光線。
