Atomfluoreszenzspektroskopie (AFS) ist eine analytische Technik, bei der die elektronischen Übergänge von Atomen in einer Flamme, einem Ofen oder einem Plasma durch elektromagnetische (EM) Strahlung angeregt werden. Wenn diese Atome Energie absorbieren, werden sie angeregt und geben anschließend, wenn sie in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, Energie ab. Dieses emittierte Licht oder die „Fluoreszenz“ wird im rechten Winkel zum einfallenden Strahl beobachtet. Sowohl Absorptions- als auch Emissionsprozesse finden bei unterschiedlichen Wellenlängen statt, die für die jeweilige vorhandene Atomart charakteristisch sind. AFS ist besonders nützlich zur Bestimmung von Quecksilber (Hg) und anderen Elementen, die flüchtige Hydride bilden, wie Arsen (As) und Selen (Se).

Zu den für Atomfluoreszenzmessungen erforderlichen Instrumenten gehören eine leistungsstarke Lichtquelle, ein Probenzerstäuber, eine Komponente zur Selektion der Wellenlänge und ein Detektor. Obwohl eine Kontinuumsquelle wünschenswert wäre, wird sie aufgrund ihrer geringen Leistungs selten verwendet. Stattdessen finden gepulste Hohlkathodenlampen, elektrodenlose Entladungslampen, Xenon- oder Quecksilberdampflampen und Laser als mögliche Lichtquellen Verwendung.

Die Intensität des Fluoreszenzsignals ist proportional zur Konzentration des Zielelements und der Intensität der Bestrahlung, sodass leistungsstarke Anregungsquellen und minimale Interferenzstrahlung unerlässlich sind. Verschiedene Chemikalien, wie Trenn- und Schutzmittel, können in die Matrix eingebracht werden, um chemische und spektrale Interferenzen, die während dem Atomisieren auftreten, zu minimieren.