在空心陰極燈的兩電極施加一定的電壓，形成電場。燈內充有的惰性氣體，在常溫下總有少數原子電離為自由電子和正離子，在電場的作用下，它們分別向陽極和陰極加速運動，運動過程中與其他原子碰撞，導致原子電離，放出二次電子，使電子、正離子增加，放電現象得到維持，而且，保持放電的工作電壓比起輝電壓低。

　　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200V-500V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，所以空心陰極燈具有將原子濺射出來的作用。

　　陰極在受熱過程中中也要導致陰極表面元素的熱蒸發，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的共振輻射。與此同時，空心陰極燈所發射的譜線中還包含了內充氣、陰極材料和雜質元素等譜線。

　　空心陰極燈在使用時注意極性不能接反，為了使燈發光強度穩定，在工作電流下預熱10-30分鐘，燈長期不用，應定期點燃，一般在工作電流下預熱一小時。長期擱置，燈內有雜質存在，可以采用反接去氣法，顛倒電極用大電流點燈30分鐘。因為空心陰極燈是一種特殊形式的低壓氣體放電光源，在操作時一定要按照規范進行，避免對陰極產生影響。

　　HERAEUS空心陰極燈所有陰極均采用超過99.99%高純度材料，以提高光譜線的強度和穩定性，降低噪音，以達到*的分析靈敏度；同時，選用的光線窗口材料，又確保陰極元素主要光譜線的傳輸效果達到狀態。