Hệ thống quang học và quá trình xử lý tín hiệu của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử là cốt lõi của việc thực hiện phát hiện các nguyên tố kim loại có độ chính xác cao. Quá trình hoàn chỉnh của nó có thể được chia thành bốn liên kết chính: dẫn quang, hấp thụ nguyên tử, tách phổ và chuyển đổi tín hiệu.
Giai đoạn dẫn đường quang, hệ thống nguồn sáng sử dụng đèn cathode rỗng, phát ra chùm bước sóng đặc trưng tương ứng với phần tử được đo (chẳng hạn như phần tử chì phát ra ánh sáng đặc trưng 283,3nm). Chùm tia sau khi khúc xạ qua gương đi vào bộ nguyên tử hóa, trong quá trình này đường dẫn ánh sáng được điều chỉnh thành ánh sáng song song thông qua ống ngắm, đảm bảo truyền năng lượng tập trung.
Giai đoạn hấp thụ nguyên tử, trong đó mẫu được chuyển đổi thành hơi nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Khi một chùm tia đặc trưng đi qua hơi nguyên tử, các nguyên tử trạng thái cơ bản hấp thụ chọn lọc một bước sóng cụ thể của ánh sáng, dẫn đến sự suy giảm cường độ ánh sáng. Ví dụ, trong phát hiện nguyên tố đồng, các nguyên tử đồng ở trạng thái cơ bản hấp thụ 324,8 nm ánh sáng đặc trưng, làm giảm cường độ ánh sáng truyền qua.
Giai đoạn tách quang phổ, trong đó chùm ánh sáng bị suy giảm đi vào bộ đơn sắc kiểu Chelney-Turner, được phân tách nhiễu xạ thông qua các lưới có độ chính xác cao 1800 dải/mm. Bộ đơn sắc chỉ cho phép bước sóng đặc trưng của phần tử được đo đi qua (băng thông có thể điều chỉnh đến 0,1 nm), loại trừ hiệu quả các nhiễu ánh sáng bước sóng khác, đảm bảo phát hiện đặc hiệu.
Giai đoạn chuyển đổi tín hiệu, ống nhân quang điện chuyển đổi tín hiệu ánh sáng truyền qua thành tín hiệu điện, độ lợi của nó có thể đạt tới 10⁶-10⁷, có thể bắt được sự thay đổi cường độ ánh sáng yếu. Tín hiệu điện được đưa vào máy tính sau khi chuyển đổi mô đun, hệ thống tính toán giá trị hấp thụ dựa trên định luật Lambert-Bill (A=KCL), trong đó A là hấp thụ, K là hệ số hấp thụ mol, C là nồng độ mẫu và L là phạm vi ánh sáng. Thông qua phương pháp đường cong tiêu chuẩn hoặc phương pháp bổ sung tiêu chuẩn, cuối cùng đạt được hàm lượng nguyên tố kim loại trong mẫu.
Hệ thống này đạt được độ chọn lọc cao thông qua quang phổ raster, kết hợp với ống nhân quang điện để nâng độ nhạy phát hiện (giới hạn phát hiện của phương pháp ngọn lửa lên tới 0,004 μg/L), có thể xác định chính xác hơn 40 nguyên tố trong mẫu địa chất. Nó được sử dụng rộng rãi trong giám sát môi trường, phát hiện thực phẩm và phân tích luyện kim và các lĩnh vực khác.