이 전자 스핀 공명 장치는, 마이크로파 발진기, 자석, 변조 코일 및 개구를 가지는 공동 공진기를 구비하며, 상기 마이크로파 발진기에서 발생한 마이크로파는, 상기 공동 공진기로 공진되어 상기 개구의 외측에 위치하는 측정 대상을 향해 상기 개구로부터 조사되며, 상기 자석은 상기 측정 대상의 상기 마이크로파가 조사되는 조사면을 향해 자기장을 인가하고, 상기 변조 코일은 상기 측정 대상의 상기 마이크로파가 조사되는 조사면을 향해 인가되는 자기장의 강도 또는 마이크로파의 주파수를 변조한다.