تنقسم مقاييس الطيف للقراءة المباشرة- بشكل أساسي إلى الوحدات الأربع التالية:
نظام الإثارة: يقوم هذا النظام بتفتيت العينة الصلبة باستخدام طرق مختلفة، وإصدار أطياف الانبعاث لكل عنصر.
النظام البصري: يقوم هذا النظام بمعالجة الإشارات الضوئية المعقدة التي يولدها نظام الإثارة، بما في ذلك فرزها وفصلها وتصفيتها والتقاطها.
نظام القياس والتحكم: يقوم هذا النظام بقياس شدة الخطوط الطيفية المميزة التي تمثل كل عنصر ويقوم بتحويل إشارات شدة الضوء إلى إشارات كهربائية رقمية يمكن التعرف عليها بواسطة الكمبيوتر، والتحكم في التشغيل العادي للجهاز بأكمله.
نظام معالجة البيانات البرمجية في الكمبيوتر: يقوم هذا النظام بإجراء حسابات خوارزمية مختلفة على بيانات شدة الضوء التي يستقبلها الكمبيوتر من كل قناة للحصول على محتوى عينة ثابت ودقيق.
