PFIB顯微鏡是一款雙束電鏡，它可以簡(jiǎn)單理解為單束聚焦離子束系統與普通SEM的耦合。單束聚焦離子束系統由離子源、離子光學(xué)柱、束描畫(huà)系統、信號采集系統和樣品臺五個(gè)部分構成。離子源設置在離子束鏡筒的頂端，在其上加較強的電場(chǎng)可以抽取出帶正電荷的離子，這些離子通過(guò)靜電透鏡及偏轉裝置的聚焦和偏轉來(lái)實(shí)現對樣品的可控掃描。樣品加工是通過(guò)將加速的離子轟擊樣品使其表面原子發(fā)生濺射來(lái)實(shí)現，同時(shí)產(chǎn)生的二次電子和二次離子被相應的探測器收集并用于成像。為了避免離子束受周?chē)鷼怏w分子的影響，與掃描電鏡類(lèi)似，樣品腔和離子束鏡筒需要在高真空條件下工作。
常見(jiàn)的PFIB顯微鏡是電子束垂直安裝，離子束與電子束成一定夾角安裝。通常稱(chēng)電子束和離子束聚焦平面的交點(diǎn)為共心高度位置。在使用過(guò)程中樣品處于共心高度的位置即可同時(shí)實(shí)現電子束成像和離子束加工，并可以通過(guò)樣品臺的傾轉使樣品表面與電子束或離子束垂直。顯微鏡還可以配備不同的附屬設備以達到特定目的，如：特定的氣體注入系統(GIS)，能譜或電子背散射衍射系統，納米操縱儀和各種可控的樣品臺。
PFIB顯微鏡離子源是雙束系統中的關(guān)鍵部件，是產(chǎn)生離子束的裝置。離子源的關(guān)鍵技術(shù)指標包括：離子束流強度范圍，離子能量范圍，最小束斑尺寸，發(fā)射離子的穩定性，使用壽命等。這些技術(shù)指標往往決定了整個(gè)離子束設備的性能和加工工藝水平。因此，聚焦離子束加工系統的發(fā)展與離子源的開(kāi)發(fā)密切相關(guān)。目前可用的離子源包括：液態(tài)金屬離子源，可以用于液態(tài)金屬離子源的元素包括Al、As、Au、B、Be、Bi、Cs、Cu、Ga、Ge、Fe、In、Li、Pb、P、Pd、Si、Sn、U和Zn等；氣體場(chǎng)離子化源(GFIS)，例如，用He+可獲得10nm以下的刻蝕線(xiàn)；電感耦合等離子體源(ICP)，通過(guò)使用惰性氣體或其它活性氣體可以實(shí)現大范圍的加工速率；液態(tài)金屬合金離子源(LMAISS)，可利用周期表中相當大范圍的元素，能夠實(shí)現納米尺度上的加工和摻雜等新功能。
