原子熒光光度計分為色散型和非色散型兩類。兩類儀器的結構基本相似，差別在于非色散儀器不用單色器。色散型儀器由輻射光源、單色器、原子化器、檢測器、顯示和記錄裝置組成，非色散儀器沒有單色器。熒光儀與原子吸收儀相似，但光源與檢測部件不在一條直線上，而是90°直角，而避免激發光源發射的輻射對原子熒光檢測信號的影響。
非色散原子熒光光度計的結構方框圖如圖1所示。
圖1 非色散原子熒光光度計的結構方框圖
激發光源 | 氣化、原子化器 | 檢測系統 | 顯示裝置 | |||
儀器由下述五部分組成：
用來激發原子使其產生原子熒光。光源分連續光源和銳線光源。連續光源一般采用高壓氙燈，功率可高達數百瓦。這種燈測定的靈敏度較低，光譜干擾較大，但是采用一個燈即可激發出各元素的熒光。常用的銳線光源為脈沖供電的高強度空心陰極燈、無電極放電燈及70年代中期提出的可控溫度梯度原子光譜燈。采用線光源時，測定某種元素需要配備該元素的光譜燈。由公式 ⑵ 可以看出，原子熒光的強度If與激發光源輻射強度I0成比例，因此原子熒光光度計都采用新的高強度光源提高激發光源輻射強度，I0提高1~2個數量級，進一步降低儀器的檢出限。
單色器
產生高純單色光的裝置，其作用為選出所需要測量的熒光譜線，排除其他光譜線的干擾。單色器有狹縫、色散元件（光柵或棱鏡）和若干個反射鏡或透鏡所組成，色散系統對分辨能力要求不高，但要求有較大的集光本領。使用單色器的儀器稱為色散原子熒光光度計；非色散原子熒光分析儀沒有單色器，一般僅配置濾光器用來分離分析線和鄰近譜線，降低背景。非色散型儀器的濾光器非色散型儀器的優點是照明立體角大，光譜通帶寬，熒光信號強度大，儀器結構簡單，操作方便，價格便宜。缺點是散射光的影響大。
將被測元素轉化為原子蒸氣的裝置。可分為火焰原子化器和電熱原子化器。火焰原子化器是利用火焰使元素的化合物分解并生成原子蒸氣的裝置。所用的火焰為空氣－乙炔焰、氬氫焰等。用氬氣稀釋加熱火焰，可以減小火焰中其他粒子，從而減小熒光猝滅(受激發原子與其它粒子碰撞，部分能量變成熱運動與其他形式的能量，因而發生無輻射的去激發，使熒光強度減少甚至消失，該現象稱為熒光猝滅)現象。電熱原子化器是利用電能來產生原子蒸氣的裝置。電感耦合等離子焰也可作為原子化器，它具有散射干擾少、熒光效率高的特點。
常用的檢測器為光電倍增管。在多元素原子熒光分析儀中，也用光導攝象管、析象管做檢測器。檢測器與激發光束成直角配置，以避免激發光源對檢測原子熒光信號的影響。
顯示測量結果的裝置。可以是電表、數字表、記錄儀等。
儀器測量系統根據檢測元素的數量可分為單道、雙道、多道等類型。
原子熒光光譜法具有設備簡單、各元素相互之間的光譜干擾少，檢出限低，靈敏度高，(對Cd、Zn等元素有相當低的檢出限，Cd可達0．001 ng·cm-3、Zn可達0.04 ng·cm-3)、工作曲線線性范圍寬(可達3~5個數量級)和多元素可以同時測定等優點，是一種極有潛力的痕量分析方法。今后的任務是發展新的光源和尋找更理想的原子化器。實用新型原子熒光光度計，包括原子化器和光電倍增管以及位于原子化器和光電倍增管之間的短焦不等距光路系統，該光路系統由透鏡室及其前蓋和位于透鏡室中的透鏡及透鏡后部的定位圈組成，原子化器位于透鏡的前焦點上，透鏡室的后部與光電倍增管外罩通過螺紋連接在一起，并將光電倍增管固定在透鏡的后焦點以內的位置上，透鏡室設有固定圈，透鏡室通過固定圈固定安裝在鏡架板上。實用新型原子熒光光度計的優點在于：減小了原子化器與光電倍增管之間的距離，增大了原子熒光信號接收的立體角，接收到較強的原子熒光信號，減少了原子熒光光度計的熒光猝滅現象。