PFIB顯微鏡是一款雙束電鏡，它可以簡單理解為單束聚焦離子束系統(tǒng)與普通SEM的耦合,。單束聚焦離子束系統(tǒng)由離子源,、離子光學(xué)柱、束描畫系統(tǒng),、信號采集系統(tǒng)和樣品臺五個部分構(gòu)成,。離子源設(shè)置在離子束鏡筒的頂端，在其上加較強(qiáng)的電場可以抽取出帶正電荷的離子,，這些離子通過靜電透鏡及偏轉(zhuǎn)裝置的聚焦和偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)對樣品的可控掃描,。樣品加工是通過將加速的離子轟擊樣品使其表面原子發(fā)生濺射來實現(xiàn)，同時產(chǎn)生的二次電子和二次離子被相應(yīng)的探測器收集并用于成像,。為了避免離子束受周圍氣體分子的影響,，與掃描電鏡類似，樣品腔和離子束鏡筒需要在高真空條件下工作,。
常見的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。通常稱電子束和離子束聚焦平面的交點為共心高度位置,。在使用過程中樣品處于共心高度的位置即可同時實現(xiàn)電子束成像和離子束加工,，并可以通過樣品臺的傾轉(zhuǎn)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(shè)備以達(dá)到特定目的,，如：特定的氣體注入系統(tǒng)(GIS)，能譜或電子背散射衍射系統(tǒng),，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(tǒng)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(biāo)包括：離子束流強(qiáng)度范圍,，離子能量范圍，最小束斑尺寸,，發(fā)射離子的穩(wěn)定性,，使用壽命等。這些技術(shù)指標(biāo)往往決定了整個離子束設(shè)備的性能和加工工藝水平,。因此,，聚焦離子束加工系統(tǒng)的發(fā)展與離子源的開發(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,；氣體場離子化源(GFIS),，例如，用He+可獲得10nm以下的刻蝕線,；電感耦合等離子體源(ICP),，通過使用惰性氣體或其它活性氣體可以實現(xiàn)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(dāng)大范圍的元素,，能夠?qū)崿F(xiàn)納米尺度上的加工和摻雜等新功能。
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