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，元素空心陰極燈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。被濺射和熱蒸發出來的陰極內表面的原子進入空心陰極空問內，與放電過程中被加速運動的正離子、二次電子以及氣體原子之間發生非彈性碰撞。

 

    因為元素空心陰極燈內填充氣體壓力低，壓力變寬很小，陰極溫度較低，熱變寬也很??；同時，因為氣體密度低，自吸變寬也不存在。   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。保持放電的工作電壓比起輝電壓低。陰極內表面在被轟擊的過程中，因受熱使原子熱蒸發逸出，對低熔點易揮發更加明顯。元素空心陰極燈具有較大加速運動的正離子群，轟擊陰極內表明，使其原子被濺射出來。從而獲得能量被激發到高能態。當它回到基態時，以輻射特征波長的形式，將得到的能量釋放出來。