ל-SPME יש שלושה בסיסייםהוֹצָאָהמצבים: Direct Ectraction SPME, Headspace SPME ו-SPME מוגן ממברנה.

1) מיצוי ישיר

בשיטת המיצוי הישירה, סיבי הקוורץ המצופים ב-הוֹצָאָהשלב נייח מוחדר ישירות למטריצת המדגם, ורכיבי המטרה מועברים ישירות ממטריצת המדגם לשלב הנייח של המיצוי. במהלך פעולות מעבדה, שיטות ערבול משמשות בדרך כלל כדי להאיץ את הדיפוזיה של רכיבים אנליטיים ממטריצת הדגימה לקצה שלב החילוץ הנייח. עבור דגימות גז, ההסעה הטבעית של הגז מספיקה כדי להאיץ את שיווי המשקל של המרכיבים האנליטיים בין שני השלבים. אבל עבור דגימות מים, מהירות הדיפוזיה של רכיבים במים נמוכה ב-3-4 סדרי גודל מזו שבגזים, ולכן יש צורך בטכנולוגיית ערבוב יעילה כדי להשיג דיפוזיה מהירה של רכיבים בדגימה. טכניקות הערבוב הנפוצות יותר כוללות: האצת קצב זרימת הדגימה, ניעור ראש סיבי המיצוי או מיכל הדגימה, ערבוב רוטור ואולטרסאונד.

מצד אחד, טכניקות ערבוב אלו מאיצות את קצב הדיפוזיה של הרכיבים במטריצת הדגימה בנפח גדול, ומצד שני, מפחיתות את מה שמכונה "אזור האובדן" הנגרמת משכבה של מעטפת הגנה של סרט נוזלי שנוצרה על הקיר החיצוני של שלב החילוץ הנייח.

2) חילוץ מרווח ראש

במצב חילוץ ה-headspace, ניתן לחלק את תהליך החילוץ לשני שלבים:
1. הרכיב המנותח מתפזר וחודר מהשלב הנוזלי לשלב הגז;
2. הרכיב המנותח מועבר משלב הגז לשלב המיצוי הנייח.
שינוי זה יכול למנוע מהשלב הנייח של המיצוי להיות מזוהם על ידי חומרים בעלי מולקולריות גבוהה וחומרים לא נדיפים במטריצות דגימות מסוימות (כגון הפרשות אנושיות או שתן). בתהליך החילוץ הזה, מהירות החילוץ של שלב 2 היא בדרך כלל הרבה יותר גדולה ממהירות הדיפוזיה של שלב 1, ולכן שלב 1 הופך לשלב הבקרה של החילוץ. לכן, לרכיבים נדיפים יש קצב מיצוי מהיר הרבה יותר מאשר לרכיבים נדיפים למחצה. למעשה, עבור רכיבים נדיפים, באותם תנאי ערבוב מדגם, זמן שיווי המשקל של מיצוי שטח ראש קצר בהרבה מזה של מיצוי ישיר.

3) מיצוי הגנת ממברנה

המטרה העיקרית של הגנת הממברנה SPME היא להגן עלהוֹצָאָהשלב נייח מנזק בעת ניתוח דגימות מלוכלכות מאוד. בהשוואה לחילוץ ה-headspace SPME, שיטה זו מועילה יותר לחילוץ והעשרה של רכיבים שקשה להנדיף. בנוסף, סרט המגן העשוי מחומרים מיוחדים מספק מידה מסוימת של סלקטיביות לתהליך החילוץ.