普通空心陰極燈（或稱為單陰極空心陰極燈）是通過陽極和陰極之間的放電作用，引起陰極濺射而產生原子蒸氣，同時也提供產生原子光譜的激發能量，激發蒸氣中的部分原子而產生原子光譜的，即整個光譜產生過程分兩步進行：濺射產生原子蒸氣和激發蒸氣中的原子。這種燈的優點是結構簡單，使用方便。缺點是上述兩種過程不能分開控制，改變如放電電流等一些放電參數，將同時對兩種過程產生影響。如增大供電電流，雖能增加特征共振光譜輻射的輸出，但同時也導致了特征共振光輻射的自吸收增大和共振變寬，輸出的譜線輪廓變壞；反之，如減小供電電流，雖減少了譜線自吸收和共振變寬，特征共振光輻射的譜線輪廓得到改善，但同時也減小了特征共振輻射的輸出。
為了改進上述普通空心陰極燈存在的發光強度受限制的缺點， 國外在20世紀60年代中期就研制出了帶有輔助放電的高強度空心陰極燈（high intensity hollow-cathode lamp），其中比較有代表性的有 Sullivan-Walsh 型，見下圖，其基本結構就是在普通空心陰極燈中增加了一對輔助電極。這種燈的基本特點是使用兩個 獨立的放電，一個是空心陰極放電（一次放電），即在空心陰極內壁由空心陰極和陽極的輝光放電產生原子蒸氣的濺射，并在負輝區 激發部分原子蒸氣；另一個就是輔助電極間的低壓大電流電弧放電（二次放電），部分未被激發的原子蒸氣與輔助電極放電所形成的等離子區的粒子相互碰撞而被激發。這種二次獨立放電激發的方式改進了上述普通空心陰極燈遇到的制約因素，大大提高了空心陰極燈 的總輻射強度。
在20世紀70年代初 Lowe 設計了一種主要用于原子熒光光譜 分析的高強度空心陰極燈，見圖 b。它采用一個圓 柱狀空心筒作陰極，其中產生空心陰極放電。在空心陰極的上方還 ，有一個涂氧化物的陰極，即輔助陰極。來自輔助陰極的二次放電通過圓柱空筒的中心和兩層限制板中間的孔穴到達公共陽極。與 Sullivan-Walsh 型高強度空心陰極燈相比，這種燈的優點有兩個：一是二次放電受到直徑很細小的圓柱陰極限制，使電子密度大大增 加，即增加了原子激發的效率；二是高電子密度的二次放電，通過 的區域是一次放電所產生的原子濃度最大的區域，所以進一步提高了燈的輻射強度。
高強度空心陰極燈的結構特點是：增加了帶有易發射電子的氧化物涂層的熱絲陰極，以提供低壓大電流放電電流。因此其主要優點是輸出的光強度高，與普通空心陰極燈的發光強度相 比，Sullivan-Walsh型要強4~17倍，L6we 型要強10?100倍。 但是由于增加了一個帶有易發射電子氧化物涂層的熱絲陰極作為輔助陰極，其控制電源除了一個主電源外，還要另外設置一個功耗較 大的加到輔助陰極的麻助電源和一個熱絲陰極的加熱電源，因此使 ，用很不方便，且由于這種燈所需的工作電流較大，易導致陰極材料迅速損耗，特別是那些易發元素燈損耗更快；另外也容易使燈過 熱和損壞涂有氧化層的輔助燈絲，因此壽命較短。
1987年我國的高英奇等研制成功了一種新型高強度空心陰極燈， 被稱為高性能空心陰極燈（high performance hollow-cathode lamp）， 也稱為雙陰極空心陰極燈（見下圖）。這種燈的結構與上述 LSwe 型結構相似，所不同的是其輔助陰極不采用熱絲陰極，而是采用了一 個一端或兩端開口的空心圓柱形空心陰極，因此不需要設置熱絲陰 極的加熱電源。主陰極和輔助陰極分別單獨供電，既避免了主陰極與輔助陰極放電不穩引起的相互影響，又可分別控制其激發電流，調節最佳放電參數，使陰極濺射效應相對減小，激發效應顯著增加，使激發發光在低原子密度和高電子及離子密度的條件下進行，因而顯著地減小了自吸、變寬和離子譜線，獲得高光譜質量的強光譜譜 線。與普通（單陰極）空心陰極燈相比，在總電流保持相同的條件 下，由于由兩個陰極來分擔總電流，分流到每個陰極中的電流顯著減小，因此大大延長了燈的使用壽命。現在這種高性能空心陰極燈已被廣泛地應用于我國各廠家生產的原子熒光光譜儀器中。