Η φασματοσκοπία ατομικής εκπομπής (AES) είναι μια αναλυτική τεχνική που μετρά την ενέργεια των ατόμων σε ένα δείγμα. Κεντρική θέση σε αυτή τη μέθοδο είναι η προσθήκη ενέργειας σε ένα δείγμα για να δούμε τι συμβαίνει με τα άτομα που ήδη υπάρχουν. Μεμονωμένα στοιχεία παράγουν ελαφρώς διαφορετικές δέσμες φωτεινής ενέργειας αφού η επιπλέον ενέργεια μεταβάλλει προσωρινά το άτομο. Το τμήμα αναγνώστη μιας μηχανής φασματοσκοπίας ατομικής εκπομπής αναγνωρίζει την ενέργεια φωτός που προέρχεται από το δείγμα και το τμήμα υπολογιστή της μηχανής υπολογίζει τις συγκεντρώσεις μεμονωμένων στοιχείων σε ένα δείγμα από τα μήκη κύματος του εισερχόμενου φωτός.
Κάθε στοιχείο στον κόσμο, στην πιο απλή του μορφή, είναι ένα μόνο άτομο, αν και πολλά εμφανίζονται στη φύση ως πολλαπλά άτομα κολλημένα μεταξύ τους ή σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία. Τα άτομα είναι μικροσκοπικά σωματίδια που συνήθως έχουν μικρά σωματίδια που ονομάζονται πρωτόνια και νετρόνια κολλημένα μεταξύ τους σε έναν κεντρικό πυρήνα που είναι γνωστός ως πυρήνας. Ακόμη μικρότερα σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια κυκλώνουν συνεχώς τον πυρήνα.
Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα με συγκεκριμένο τρόπο. Με παρόμοιο τρόπο με τους κρίκους hula διαφορετικών διαμέτρων, τα ηλεκτρόνια κάνουν κύκλους μόνο σε συγκεκριμένες διαμέτρους, με μερικά σε τροχιακά μικρότερης διαμέτρου και άλλα σε μεγαλύτερα τροχιακά. Χρήσιμο για τη φασματοσκοπία ατομικής εκπομπής, ωστόσο, κάθε ηλεκτρόνιο μπορεί να μεταπηδήσει σε υψηλότερο τροχιακό εάν υπάρχει αρκετή περιβαλλοντική ενέργεια.
Τα δείγματα για ανάλυση AES συχνά περιέχουν μείγματα στοιχείων και ενώσεων όπως το έδαφος, για παράδειγμα. Ωστόσο, μια μηχανή φασματοσκοπίας ατομικής εκπομπής μπορεί να διαβάσει μόνο μεμονωμένα άτομα. Επομένως, όταν ένας αναλυτής προετοιμάζει ένα δείγμα για δοκιμή AES, πρέπει να διασπάσει όλα τα μόρια της ένωσης σε ελεύθερα άτομα. Συνήθως, ο αναλυτής μετατρέπει το δείγμα σε αεροζόλ προσθέτοντας ενέργεια από πηγές όπως φούρνους, λέιζερ ή σπινθήρες.
Η επιπλέον ενέργεια από την πηγή που διασπά το δείγμα είναι επίσης η ενέργεια που δρα στα ηλεκτρόνια στα στοιχεία του δείγματος. Με την επιπλέον ενέργεια, τα ηλεκτρόνια πηδούν σε υψηλότερα τροχιακά. Όταν πέφτουν πίσω μετά τη διάχυση της ενέργειας, η ενέργεια που είχαν αποθηκεύσει από την πηγή εκπέμπεται ως φωτόνια φωτός. Τα φωτόνια είναι σαν μικρά πακέτα ενέργειας.
Κάθε φασματοσκοπικό μηχάνημα έχει έναν ανιχνευτή που αναγνωρίζει την παρουσία ενέργειας και μεταβιβάζει αυτές τις πληροφορίες σε ένα πρόγραμμα υπολογιστή που μετατρέπει τα ακατέργαστα δεδομένα σε σαφέστερες περιγραφές. Στην περίπτωση ενός μηχανήματος AES, ο ανιχνευτής διαβάζει την παρουσία και την ένταση των μεμονωμένων φωτονίων. Η ένταση σχετίζεται με το μήκος κύματος φωτός και κάθε στοιχείο που υπάρχει στο δείγμα έχει μια χαρακτηριστική σειρά φωτονίων που θα παράγουν συγκεκριμένες μετρήσεις μήκους κύματος. Από τα φωτόνια, επομένως, το μηχάνημα μπορεί να καταλάβει ποια στοιχεία και πόσα από το καθένα υπάρχουν σε ένα μεμονωμένο δείγμα.
Μια άλλη μέθοδος ανάλυσης της στοιχειακής σύνθεσης των δειγμάτων είναι η φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης (AAS). Αυτή λειτουργεί με τις ίδιες αρχές με το AES, αλλά αντί να διαβάζει το εκπεμπόμενο φως από ένα ενεργοποιημένο δείγμα, το μηχάνημα διαβάζει την ποσότητα φωτεινής ενέργειας που απορροφά το δείγμα ως ένδειξη του τύπου και της ποσότητας ηλεκτρονίων στο δείγμα. Το AAS είναι κατάλληλο για δείγματα αερίου.