常用的是光电倍增管，在多元素原子荧光分析仪中，也用光导摄象管、析象管做检测器。检测器与激发光束成直 角配置，精密原子荧光光谱仪，以避免激发光源对检测原子荧光信号的影响。
原子吸收辐射受激后再发射相同波长的辐射，产生共振原子荧光。若原子经热激发处于亚稳态，再吸收辐射进一步激发，原子荧光光谱仪，然后再发射相同波长的共振荧光，此种共振原子荧光称为热助共振原子荧光。如in451.13nm就是这类荧光的例子。只有当基态是单一态，不存在中间能级，没有其它类型的荧光同时从同一激发态产生，才能产生共振原子荧光。
发射的荧光强度和原子化器中单位体积该元素基态原子数成正比，式中：i f为荧光强度；φ为荧光效率，表示单位时间内发射荧光光子数与吸收激发光光子数的比值，一般小于1；io为激发光强度；a为荧光照射在检测器上的有效面积；l为吸收光程长度；ε为峰值摩尔吸光系数；n为单位体积内的基态原子数。
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直跃线荧光是激发态原子由高能级跃迁到高于基态的亚稳能级所产生的荧光。阶跃线荧光是激发态原子先以非辐射方式去活化损失部分能量，双轨道原子荧光光谱仪，回到较低的激发态，再以辐射方式去活化跃迁到基态所发射的荧光。直跃线和阶跃线荧光的波长都是比吸收辐射的波长要长。根据荧光谱线的波长可以进行定性分析。在一定实验条件下，荧光强度与被测元素的浓度成正比。据此可以进行定量分析。
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