SPME-l on kolm põhilistkaevandaminerežiimid: Direct Ectraction SPME, Headspace SPME ja membraaniga kaitstud SPME.

1) Otsene ekstraheerimine

Otsese ekstraheerimise meetodi korral on kvartskiud kaetudkaevandaminestatsionaarne faas sisestatakse otse proovimaatriksisse ja sihtkomponendid kantakse otse proovimaatriksist ekstraheerimise statsionaarsesse faasi. Laboratoorsete toimingute ajal kasutatakse tavaliselt segamismeetodeid, et kiirendada analüütiliste komponentide difusiooni proovimaatriksist ekstraheerimise statsionaarse faasi servani. Gaasiproovide puhul piisab gaasi loomulikust konvektsioonist, et kiirendada analüütiliste komponentide tasakaalu kahe faasi vahel. Kuid veeproovide puhul on komponentide difusioonikiirus vees 3-4 suurusjärku väiksem kui gaasides, seega on komponentide kiire difusiooni saavutamiseks proovis vaja tõhusat segamistehnoloogiat. Sagedamini kasutatavad segamismeetodid on: proovi voolukiiruse kiirendamine, ekstraheerimiskiu pea või proovimahuti raputamine, rootori segamine ja ultraheli.

Ühelt poolt kiirendavad need segamistehnikad komponentide difusioonikiirust suuremahulises proovimaatriksis ja teisest küljest vähendavad nn kaduala efekti, mille põhjustab pinnale moodustunud vedelkile kaitsekesta kiht. ekstraheerimise statsionaarse faasi välissein.

2) Pearuumi eraldamine

Pearuumi ekstraheerimise režiimis saab ekstraheerimisprotsessi jagada kaheks etapiks:
1. Analüüsitav komponent hajub ja tungib vedelast faasist gaasifaasi;
2. Analüüsitav komponent viiakse gaasifaasist ekstraheerimise statsionaarsesse faasi.
See modifikatsioon võib takistada ekstraheerimise statsionaarse faasi saastumist suure molekulmassiga ainete ja mittelenduvate ainetega teatud proovimaatriksites (nt inimese eritised või uriin). Selles ekstraheerimisprotsessis on 2. etapi ekstraheerimiskiirus üldiselt palju suurem kui etapi 1 difusioonikiirus, seega saab etapist 1 ekstraheerimise kontrolletapp. Seetõttu on lenduvate komponentide ekstraktsioonikiirus palju suurem kui poollenduvatel komponentidel. Tegelikult on lenduvate komponentide puhul samades proovisegamistingimustes pearuumi ekstraheerimise tasakaaluaeg palju lühem kui otsesel ekstraheerimisel.

3) Membraani kaitse väljatõmme

SPME membraanikaitse peamine eesmärk on kaitstakaevandaminestatsionaarne faas kahjustuste eest väga määrdunud proovide analüüsimisel. Võrreldes pearuumi ekstraheerimisega SPME on see meetod soodsam raskesti lenduvate komponentide ekstraheerimiseks ja rikastamiseks. Lisaks tagab spetsiaalsetest materjalidest kaitsekile ekstraheerimisprotsessi teatud selektiivsuse.