空心陰極燈是一種特殊形式的低壓輝光放電光源，放電集中于陰極空腔內。當在兩極之間施加幾百伏電壓時，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。除濺射作用之外，陰極受熱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，HCL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。
　　通過控制HCL陰極材料、電壓與電流、內充氣種類和壓力，HCL基本滿足發射譜線的半寬度窄、譜線強度大且穩定、譜線背景小、操作方便和經久耐用等銳線光源的基本要求。并且，當采用較大的燈電流時，HCL所發射譜線半寬度變寬和譜線強度增高，此時檢測器的負高壓降低，吸光度讀數穩定。
　　多數空心陰極燈內充入氖氣，有少數燈充氬氣。凡是正常的燈在供電點亮后，從燈的輝色光調來觀察，充氖氣的燈應有明顯的橙經色光；充氬氣的燈應發紫色光。若充氖燈發粉紅色甚至白色光，充氬氣燈的光發白色光，說明燈內存在雜質氣體，應作去氣處理。
　　正常工作的燈，應在空心陰極內發光。如果發現陰極口外及陽極發光，說明燈的管腳極性弄錯或接反。
　　空心陰極燈電流的選擇
　　原子吸收分光光度計采用脈沖方波供電。因此儀器顯示的燈電流是平均值而不是燈供電的峰值。對于同樣的電流平均值，電流峰值大小和脈沖供電的占空因數有關。占空因數是指在脈沖供電的一個周期內，通電時間與整個周期的比值。
　　原子吸收分光光度計方波脈沖的占空比為1：5。其燈電流峰值大小可根據上述方法估算。因為占空因數是1：6（即占空比1：5，占空比是指在脈沖供電的一個周期內，通電時間與斷電時間的比值）。假如電流值設定2mA時，空心陰極燈的峰值電流大約為12mA。故對本型儀器，選擇燈電流值（即平均值）應適當小些。大約選擇在直流供電時電流值的三分之一左右。
　　選擇燈電流的一般原則是既不應過大，以免產生譜線自吸收影響分析結果；也不應過小，以免發光不穩定。但在能量足夠、信噪比高的前提下，應盡可能小些。經提高靈敏度、擴大線形范圍和延長燈的使用壽命。
　　燈電流值應根據實際分析測定效果來確定。
　　在調整燈位置尋找燈能量大值時應注意，有個別燈需使用橙紅色光斑偏離單色器入口光欄正中位置，才能到達能時大值處。這是因燈的空心陰極在制造時未對準燈的光窗中心所致。這種情況并不影響使用。
　　空心陰極燈的去氣處理
　　空心陰極燈的管腳極性都是統一的，對輝光色調不正常，燈內出現雜質氣體的燈，應進行去氣處理（即反接處理）。其方法是將燈的陰極接正、陽極接負，通電20mA，直至輝光顏色正常為止。