二次離子質(zhì)譜儀（SIMS）用高能電離轟擊樣品表面，這導(dǎo)致樣品表面上的原子或原子團(tuán)吸收能量并通過(guò)濺射產(chǎn)生二次粒子。這些帶電粒子通過(guò)質(zhì)量分析器后，可以獲得有關(guān)樣品表面的信息光譜。 

在傳統(tǒng)的SIMS實(shí)驗(yàn)中，高能量的一次離子束（如Ga，Cs或Ar離子）在超真空條件下聚焦在固體樣品表面上。一次離子束與樣品相互作用，二次離子在材料表面濺射并解吸。然后將這些次級(jí)離子提取到質(zhì)量分析儀中，以提供具有分析表面特征的質(zhì)譜圖，并生成有關(guān)元素，同位素和分子的信息，其靈敏度范圍從PPM到PPB。 SIMS儀器有三種Z基本的類型，每種類型使用不同的質(zhì)量分析儀。

應(yīng)用

當(dāng)前二次離子質(zhì)譜領(lǐng)域得到非常迅猛地發(fā)展，在地球中微量元素，宇宙中同位素比例，薄膜的組分測(cè)量和其他無(wú)機(jī)材料，以及半導(dǎo)體制造中元素?fù)诫s等領(lǐng)域均具有舉足輕重的地位。

材料薄膜結(jié)構(gòu)利用二次離子質(zhì)譜的深度剖析來(lái)分析的分析手段非常的獨(dú)特，特別是對(duì)于不同薄層中的材料，以及相鄰兩層之間材料的分析的相互影響，亞微米尺度下的特征、缺陷或者污染的分析對(duì)于諸多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的影響至關(guān)重要。例如特殊反射面，復(fù)合材料，硬盤磁頭加工，半導(dǎo)體器件加工等等。

通過(guò)二次離子質(zhì)譜的深度剖析來(lái)分析材料薄膜結(jié)構(gòu)是一種獨(dú)特的分析手段，尤其是對(duì)于分析不同薄層中的材料，以及相鄰兩層之間材料的相互影響 分析亞微米尺度下的特征、缺陷或者污染，對(duì)于諸多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域具有至關(guān)重要的影響，比如：半導(dǎo)體器件加工，硬盤磁頭加工，特殊反射面，復(fù)合材料等等。

除此以外，科技前沿問(wèn)題的本質(zhì)探索的有力工具還包括對(duì)二次粒子質(zhì)譜的利用。比如在生命科學(xué)領(lǐng)域可視化分析單細(xì)胞，能夠使得藥物在細(xì)胞內(nèi)的吸收，分布，代謝等信息獲得，還能夠?qū)⑺幬镌诮M織或者細(xì)胞中的定位研究出來(lái)，對(duì)于藥物的靶向性的提高和藥物的合理設(shè)計(jì)的意義非常重要。

總而言之，二次離子質(zhì)譜技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用，如環(huán)境，單細(xì)胞，集成電路，環(huán)境，單細(xì)胞，生物醫(yī)藥，化學(xué)化工，汽車，航空航天，微電子，半導(dǎo)體，金屬 等領(lǐng)域的作用非常的巨大。該技術(shù)對(duì)于ZG高端制造2025計(jì)劃顯得特別的重要。這些年以來(lái)，伴隨著儀器的發(fā)展，特別是一次離子源方面的新進(jìn)展。飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜也在生命科學(xué)領(lǐng)域得到了非常廣泛地應(yīng)用。如近年來(lái)，北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員對(duì)飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜應(yīng)用來(lái)對(duì)于內(nèi)源性生物分子及藥物分子在細(xì)胞內(nèi)分布，作用靶標(biāo)及其作用機(jī)理的研究進(jìn)展取得非常重要的成就。使得該儀器在單細(xì)胞分析方面的應(yīng)用前景非常的廣泛。