当金属被能量激发时，原子的壳层电子会被激发到较高能级的外层轨道上。在一定条件下，它从高能级跃迁到低能级就会发出光子，发出特征谱线。各种元素都有不同的特征谱线。这些谱线经过光学系统进行分光、色散成按波长排序的一系列连续光谱、再经过光电转换元件把光信号直接转换为电信号。最后计算机系统就可以通过计算某元素特征谱线的强度来确定元素的百分含量。