Атомизация, преобразующая образцы в газообразные атомы и ионы, имеет важное значение для атомной спектроскопии. Температура пламени, необходимая для атомизации, влияет на эффективность методов атомной спектроскопии, увеличивая эффективность атомизации и относительную заселенность возбужденных и основных состояний.

При тепловом равновесии относительную заселенность возбужденных и основных состояний атомов можно оценить с помощью распределения Максвелла-Больцмана. Например, повышение температуры с 2500 К до 2600 К может увеличить заселенность возбужденных атомов натрия на 45%, в то время как уменьшение заселенности основного состояния незначительно. Поскольку атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС) основана на испускании фотонов из этих возбужденных состояний, она сильно зависит от температуры. Напротив, атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) и атомно-флуоресцентная спектроскопия (АФС) в первую очередь зависят от заселенности основного состояния и имеют менее значительную температурную зависимость. Однако для легко ионизируемых элементов повышение температуры пламени вызывает потерю атомов за счет ионизации, что отрицательно влияет на интенсивность спектра поглощения и флуоресценции.

Кроме того, для атомной спектроскопии в целом более высокая температура увеличивает скорость атомов, усиливая эффект Доплера, делая его более выраженным. Это приводит к уширению атомных спектральных линий и уменьшению высоты пика.