Das Heizelement erhitzt das Umfeld der Membran auf maximal 125°C. Hierbei werden die im Wasser gelösten oder die an der Bodenmatrix sorbierten, verdampfbaren Verbindungen mobilisiert (A), über die Membran adsorbiert und in das Innere der Sonde überführt (B). Nach der Diffusion durch die Membran verteilen sich die Schadstoffe im Trägergas, welches - über ein im Bohrgestänge mitgeführtes Kapillarschlauchsystem transportiert - an der Rückseite der Membran (C) vorbeiströmt.

Das Kapillarsystem besteht je nach Anwendungsfall aus inertem Kunststoffmaterial (PTFE, PEEK) oder Edelstahl und kann optional bis zu einer Temperatur von 100°C beheizt werden.

Die hydrophobe Membran (ca. 7 mm Durchmesser) ist an der Außenseite der Sonde befestigt, während an der Innenseite der Membran ein konstanter Fluss des Trägergases vorbeiströmt. Das Gas ist ultrarein, die Flussrate beträgt üblicherweise 40 ml/min. Das Schadstoff beladene Gas wird von drei Detektoren am Gaschromatographen ionisiert und als „Gesamtschadstoff-Summenparameter“ halbquantitativ gemessen.

Zur Messung wird ein Gaschromatograph mit einem Photo-Ionisations-Detektor (PID), einem Flammen-Ionisations-Detektor (FID) und einem Dry Electronic Conductivity Detector (DELCD) eingesetzt.

Im PID werden die meisten aromatischen Verbindungen (Benzol, Toluol, Xylol, etc.) und zahlreiche andere Verbindungen (H₂S, Hexan, Ethanol, CKW) detektiert, deren Ionisationspotential unterhalb der verwendeten Lampe von 10,2 eV liegt. Methanol (10,8 eV) und Wasser (12,6 eV) werden aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Ionisationspotentiale im PID nicht detektiert.

Der FID detektiert Moleküle mit einer C-H Bindung, jedoch nicht oder nur eingeschränkt Verbindungen wie H₂S, CCl₄ oder NH₃.

Der DELCD detektiert nur halogenierte Verbindungen und erlaubt dadurch eine zuverlässige Interpretation, ob es sich bei Kohlenwasserstoff-Signalen, die durch den FID oder PID identifiziert wurden, um halogenierte Verbindungen wie z.B. CKW handelt oder nicht.

Zusätzlich erfolgt durch die Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Bodenmatrix die Erfassung der lithologischen Situation. Hierbei wird die elektrische Leitfähigkeit über eine Dipol-Anordnung am MIP-Sondenkopf in Abhängigkeit von der angelegten Spannung im Boden gemessen. Ein Wechsel der Bodenleitfähigkeit zeigt cm-scharf einen Wechsel der Bodenarten an. Da die Messung der Leitfähigkeit am Sondenkopf erfolgt und der Abstand zur Membran, durch welche die Schadstoffe ins Trägergas gelangen, systembedingt 24 cm beträgt, beginnt die Leitfähigkeitsmessung erst bei 24 cm u. GOK.

Der Sondiervorgang erfolgt in der Regel in Intervallen von ca. 30 cm, wobei die Sondierung nach jedem Intervall unterbrochen wird, um ein Aufheizen der Sonde auf Maximaltemperatur zu ermöglichen. Diese Vorgehensweise gewährleistet einerseits eine annähernd gleich bleibend hohe Sondentemperatur und andererseits den Ausgleich der Umlaufzeit des Trägergases von der Sonde zu den einzelnen Detektoren. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch diskrete Kontaminationsbereiche tiefengetreu erfasst werden.