XPS儀器設計與最早期的實驗儀器相比,有了非常明顯的進展,但是所有的現代XPS儀器都基于相同的構造:進樣室、超高真空系統、X射線激發源、離子源、電子能量分析器、檢測器系統、荷電中和系統及計算機數據采集和處理系統等組成。
這些部件都包含在一個超高真空(Ultra High Vacuum,簡稱為UHV)封套中,通常用不銹鋼制造,一般用μ金屬作電磁屏蔽。