俄歇能譜儀包括電子光學系統、電子能量分析器、樣品安放系統、離子槍、超高真空系統。以下分別進行介紹。
電子光學系統主要由電子激發源（熱陰極電子槍）、電子束聚焦（電磁透鏡）和偏轉系統（偏轉線圈）組成。電子光學系統的主要指標是入射電子束能量，束流強度和束直徑三個指標。其中AES分析的最小區域基本上取決于入射電子束的最小束斑直徑；探測靈敏度取決于束流強度。這兩個指標通常有些矛盾，因為束徑
俄歇電子能譜儀
變小將使束流顯著下降，因此一般需要折中。
這是AES的心臟，其作用是收集并分開不同的動能的電子。 由于俄歇電子能量極低，必須采用特殊的裝置才能達到儀器所需的靈敏度。目前幾乎所有的俄歇譜儀都使用一種叫作筒鏡分析器的裝置。
分析器的主體是兩個同心的圓筒。樣品和內筒同時接地，在外筒上施加一個負的偏轉電壓，內筒上開有圓環狀的電子入口和出口，激發電子槍放在鏡筒分析器的內腔中（也可以放在鏡筒分析器外）。由樣品上發射的具有一定能量的電子從入口位置進入兩圓筒夾層，因外筒加有偏轉電壓，最后使電子從出口進入檢測器。若連續地改變外筒上的偏轉電壓，就可在檢測器上依次接收到具有不同能量的俄歇電子，從能量分析器輸出的電子經電子倍增器、前置放大器后進入脈沖計數器，最后由X-Y記錄儀或熒光屏顯示俄歇譜 俄歇電子數目N隨電子能量E的分布曲線。
若將筒鏡分析器與電子束掃描電路結合起來可以形成掃描俄歇顯微鏡（右圖）。電子槍的工作方式與掃描電鏡類似，兩級透鏡把電子束斑縮小到3微米，掃描系統控制使電子束在樣品上和顯像管熒光屏上產生同步掃描，筒鏡分析器探測到的俄歇電子信號經電子倍增器放大后用來對熒光屏光刪進行調制，如此便可得到俄歇電子像。
一般包括樣品導入系統，樣品臺，加熱或冷卻附屬裝置等。為了減少更換樣品所需的時間及保持樣品室內高真空，俄歇譜儀采用旋轉式樣品臺，能同時裝6-12個樣品，根據需要將待分析樣品送至檢測位置。
俄歇能譜儀的樣品要求能經得住真空環境，在電子束照射下不產生嚴重分解。有機物質和易揮發物質不能進行俄歇分析，粉末樣品可壓塊成型后放入樣品室。
俄歇電子能譜儀
它由離子源和束聚焦透鏡等部分組成，有如下功能：①清潔試樣表面 用于分析的樣品要求十分清潔，在分析前常用 濺射離子槍對樣品進行表面清洗，以除去附著在樣品表面的污物；②逐層刻蝕試樣表面，進行試樣組成的深度剖面分析。一般采用差分式氬離子槍，即利用差壓抽氣使離子槍中氣體壓強比分析室高103倍左右。這樣當離子槍工作時，分析室仍可處于高真空度。離子束能量可在0.5至5keV范圍內調節，束斑直徑由0.1至5mm可調。為排除濺射陷口邊遠的影響，濺射刻蝕區域應比入射電子束斑的直徑大很多。離子束也可在大范圍內掃描。
這是AES的一個重要組成部分。因為高的真空度能使試樣表面在測量過程中的沾污減少到最低程度，從而得到正確的表面分析結果。目前商品AES的高真空度可達10-10托左右。如果沒有足夠的真空度，氣體粒子將粘附到表面上，在10-6托下大約1秒鐘就可以吸附一個單層。即使在10-10托的真空中，在30分鐘內也會在活性表面上吸附相當數量的碳和氧，幾乎接近一個單層。所以真空系統的環境污染是很重要的。