FIB系统主要由离子源、离子光学系统、二次粒子探测器、真空系统和辅助气体系统组成。商用机型有单束( single beam)和双束（dual beam，离子束+电子束）两类。商用系统的离子源为液相金属离子源(liquid metal Ion source，LMIS)，金属材质为镓(Gallium，Ga)，因为镓元素具有低熔点、低蒸气压及良好的抗氧化力。离子光学系统主要包括聚焦成像的静电透镜系统、束对中器、消像散器、质量分析器和束偏转器等。辅助气体系统指在FIB中通入不同种类的辅助气体，可以实现以下两种主要的用途：
①辅助气体刻蚀：通人某些反应气体，如Cl2、I2、Br2等，就能改变靶材表面的束缚能，或者直接与靶材表面起化学反应，从而大大提高离子束的溅射产额。
②诱导沉积：根据要求沉积的材料不同，选择不同的诱导气体，如W(Co)6、WF6、Al(CH3)3等。诱导气体以单分子层的形式吸附在固体材料表面，入射离子束的轰击致使吸附气体分子分解，将金属材料留在固体表面。商用FIB系统常用的气体辅助气体沉积导体如钨或白金，在IC失效分析中主要用于金属线连接、测试键生长。
FIB的原理与SEM相似，主要差别在于FIB使用离子束作为入射源，FIB的外加电场作用于液态金属离子源，使液态金属或合金形成细小尖端，再加上负电场牵引尖端的技术或合金，导出离子束，通过静电透镜聚焦，经过一连串可变化孔径改变离子束大小，然后用质量分析器筛选出所要的离子种类，最后通过八极偏转装置及物镜将离子束聚焦在样品上并扫描，离子束轰击样品，产生二次电子和离子被收集作为影像的来源，或用物理碰撞来实现切割”。
而离子束比电子具大电量及质量，当其入射到固态样品上时会造成一连串的撞击及能量传递，且在样品表面发生气化、离子化等现象，并溅出中性原子、离子、电子及电磁波，收集离子束轰击样品产生的二次电子和二次离子，获得聚焦离子束显微图像。
