在空心阴极灯两个电极间加上一定电压时，阴极灯开始辉光放电，电子从空心阴极射向阳极，并与周围惰性气体碰撞使之电离。带正电荷的惰性气体离子在电场作用下连续轰击阴极表面，阴极表面的金属原子发生溅射，溅射出来的金属原子在阴极区受到高速电子及离子流的撞击而激发，从而辐射出具有特征谱线的锐线光谱。
空心阴极灯使用的秘诀
(1)打开灯电源开关后，应慢慢将电流调至规定值，聚然将灯电流升至规定值会使阴极表面发生喷射，影响灯的使用寿命，严重时还会使阴极遭到破坏。
(2)空心阴极灯如长期搁置不用，将会因漏气、气体吸附等原因而不能正常使用，甚至不能点燃。所以，每隔3—4个月，应将不常用的灯通电点燃2—3个小时，以保持灯的性能并延长其使用寿命。
(3)空心阴极灯使用一段时间以后会衰老，致使发光不稳，强度减弱，噪声增大和灵敏度下降。在这种情况下可用激活器加以激活。或者把空心阴极灯的阴极和阳极反接后在规定的最大工作电流通电半小时。多数空心阴极灯在经过激活处理后其使用性能在一定程度上得到恢复，延长灯的使用寿命。
(4)使用低熔点元素(如As、Se等)的空心阴极灯时，应避免有较大的振动，用毕不能立即更换其他灯，需要冷却后再换。
(5)取放或装卸空心阴极灯时，应拿灯座，不要拿灯管，更不要碰灯的石英窗口，以防止灯管破裂或窗口被沾污，异致光能量下降。如发现窗口有油污、手印或其他污垢，可用脱脂棉沾上1：3的酒精和乙醚的混合液来轻轻擦试(潮湿天气可加大乙醚比例)。
(6)空心阴极灯一旦打碎，阴极物质暴露在外面，为了防止阴极材料上的某些有害元素影响人体健康，应按规定对有害材料进行处理，切勿随便乱丢。
