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分光儀的最基本概念即是使用高壓電將金屬中所含的原子激發到不穩定態，再由其電子回落到基本穩定態而放出特性的光譜，各種元素的光譜能階不同，我們即可辦視其為何種元素。再由其光譜的強度高低，使用國際標準樣品，定義其濃度做出檢量線，以此做為未知樣品的分析。
光譜依不同元素及能階會從紫外光到可見光甚致到紅外光皆有其特性光譜，有興趣的朋友可以參考NIST的資料庫。實際確認各元素的光譜線後，您會有一個感覺，這是一個相當複雜的工作，因為簡單的碳元素也會有將近60條不同能階的譜線，若以鋼鐵中的多個元素來建構檢量線，那將是數千條光譜線的分析工程。
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偵測元素的放射光譜，最早期是使用傳統底片的技術，後來有了PMT光電倍增管可以數位化訊號強度後，分光儀設備才變成可行實用的分析儀器。
但光電倍增管的體積確實是不小，想像一下分光儀若要偵測30~40個元素設備的艙體要做得很大才可以放入足量的偵測器分佈在同半徑的羅蘭圈上。
方便立即得到訊號資料，但還要因為光電管物理尺寸的關係而無法取用較好(強度較強)的光譜線做偵測，而降低系統的分析極限。
光電管的尺寸造就大的艙體。為了確保訊號的穩定，早期分光儀皆使用真空系統，以確保元素分析時不會受到大氣中的氧氮影響，且紫外光的元素穩定性也會好很多。但是真空同時帶來很大的兩個問題。
1. 艙體很大抽真空到穩定時間很長。
2. 真空泵浦需要定期保養，以免產生漏油變成艙體的污染源。
不是半徑愈大，解析度愈好嗎? YES, You are right.
在PMT的時代，受限於偵測器的尺寸，分析艙體不大已不可能，但是光波能量的基本定律就是距離加倍而能量減半2次，這種基本定律永遠不變。為了提高感度再加入抽真空的技術，這樣一台機器就愈來愈大了，而且導入另外一些不需要的困擾。PMT因為屬點計數器，有其優點，但尺寸過大，解析依舊不佳，所以系統又要加入一個接收狹縫，以提昇其解析度，但同時又再衰減那得來不易的強度。
若以手機來比喻，PMT技術有如早期的黑金剛一般。
1990年開始的CCD偵測器逐漸成熟，讓我們有不同的想像。CMOS技術則在十年之後，現在更是讓我們現代人手一機的手機不但可以通話，其照相的品質更是超越了早期的專業相機。
對比PMT尺寸的點計數器，一個小面積的偵測器上有著數千個到百萬個偵測元件，這樣的好處讓我們想蒐集的訊號因為不需要狹縫，不但快而且不用因為無空間的限制而犠牲較好強度的譜線，進而提昇光譜儀的分析極限。
