光電直讀光譜儀由光源部分、聚光部分、分光部分和測光部分所組成。光源部分使試樣激發發光；聚光部分是把發出的光聚集起來導入分光部分；分光部分是將光色散成各元素的譜線；測光部分是用光電法測量各元素的譜線強度，并指示、記錄下來，或是將其測光讀數換算成為元素質量分數表示出來。
1．光源發生器
光電光譜分析使用的光源發生器有火花發生器、電弧發生器和低壓電容放電發生器等。
2．光源的電極架部分
用于裝載塊狀試樣、棒狀試樣和對電極。塊狀電極架一般能裝直徑20mm以上的平面試樣，有的使用各種樣品夾具能兼用于裝棒狀試樣、小型試樣和薄板試樣。在真空光電光譜儀中，光源電極架具有使用氬氣氣氛的結構，氬氣流量可以用流量計和自動閥來調節控制。
3．聚光裝置
由聚光鏡系統組成，其作用是把光源的光聚集起來，并使之射入分光系統。對于該系統一般要求能充分利用光源發出的光輻射，得到大的光強；同時要充分發揮儀器功能，達到應有的分辨能力。通常使用單透鏡成像法、三透鏡中間成像法和圓柱面透鏡成像法，使光源發出的光成像于準直鏡。
4．分光器
是由入射狹縫、分光元件和出射狹縫系統組成，進入入射系統的光，經分光元件分光，由出射狹縫系統選擇各元素的譜線。由于鐵的譜線很多，兇此好用大色散的分光元件。分光器根據其內部是在真空下還是在非真空下使用，可分為真空型和非真空型兩大類。
5．測光裝置
由光電倍增管、積分單元、記錄器或指示器等組成。內標線和分析線的光電倍增管將各自接收的從出射狹縫來的光，使之變成電流，再分別向積分電容充電。
6．真空型光電光譜儀的真空系統
由于硫、磷、碳、氮等元素的靈敏線位于200nm以下波段范圍內，而這些波段的輻射將被空氣吸收，因此，必須將光電光譜儀的光學系統置于真空之中，才能進行這些元素的分析。為此測定硫、磷、碳等元素時，必須使用真空光電光譜儀。真空光電光譜儀除一般光電光譜儀的裝置外，還需增加真空系統和控制氣氛兩個裝置。
