小中大光谱分析中一个重要的分支是原子光谱分析
光谱分析中一个重要的分支是原子光谱分析，其分析方法包括原子发射，原子吸收和原子荧光。
原子发射，Atomic emission spectroscopy(AES)，自由原子被激发(主要是热激发)发射特征谱线被检测得到发射光谱。传统的发射光谱以火花(spark)、电弧(arc)为激发源，用摄谱法进行定量和半定量分析。以Scheibe-Lomakin公式进行发射强度和分析物浓度的定量。新时期的原子发射光谱主要以电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma，俗称ICP)为激发源，以发射强度对分析物浓度直接定量。ICP-AES对大多数元素的检出限在0.00x-0.0x ppm之间，分析浓度在ppm级水平，线性范围对大多数元素为3-4个数量级，最大优势是可同时检测多个元素。其他一些常见的技法光源还有微波等离子体(Microwave induced plasma, MIP)、辉光放电(Glow discharge, GD)等。
原子吸收，Atomic Absorption Spectrometry (AAS)：自由原子吸收被测定元素的特征谱线，以Beer-Lambert定律定量。仪器的主要构成部件为光源(空心阴极灯，Hollow Cathode Lamp，HCL)，原子化器(Atomizer)和检测器(一般为光电倍增管PMT和电荷耦合器件CCD)。由于HCL的限制，AAS一般只能运用于单元素分析。原子化器分为火焰原子化器(Flame)和非火焰原子化器，火焰原子化器主要为空气-乙炔焰，可测定一些常见的原子化温度不是很高的元素如：碱金属和碱土金属，另外笑气-乙炔焰则专门测定一些原子化温度高的元素，如Al、Be、V、Ti、Mo、Nb、Ta等。火焰原子吸收测定灵敏度与ICP- AES相当，分析物浓度在ppm级内测定精密度较好。非火焰原子化器主要是石墨炉(Graphite furnace， GF)原子化器，测定灵敏度比火焰高2-3个数量级，除了非金属外，周期表中的金属元素一般都能用GF-AAS进行检测。GF-AAS分析速度比FAAS 慢，精密度也不及FAAS，但灵敏度高。
原子荧光，Atomic fluorescence spectrometry (AFS)，实际上是原子发射光谱的一种，分析物被原子化后被另外的光源激发，再发射荧光。原子荧光的应用不及AAS和AES广泛。现阶段主要在中国应用较为广泛。
