二次离子质谱SIMS是一种检测固体表面及其附近的成分信息的技术，可以在真空下分析大多数稳定的固体。从H到U的所有元素和同位素分析都是可能的。它还可以分析原子团和官能团，并对固体进行微区分析成像和深度动态分析。目前，SIMS凭借其强大的能力、超高分辨率和优异的检测限，广泛应用于半导体、生物、医学、化学、材料和天体物理等研究领域。
其技术原理是具有一定能量（keV至MeV）的一次离子束入射到样品表面，部分离子被后向散射并反弹回来，其余离子进入样品并与之碰撞。当样品表面的粒子达到溅射水平时，它们在达到发射阈值能量时被溅射激发。少量溅射粒子带有正电荷和负电荷，这些粒子是二次离子，当进入质谱仪并记录质荷比时，就可以得到样品信息。
SIMS 溅射的颗粒可用于分析无机物质和有机聚合物，因为它们具有多种颗粒，包括离子、簇和分子结构。例如，在半导体领域，SIMS可用于动态分析物体表面附近元素掺杂的空间分布，研究元素掺杂对电子元件的影响。 SIMS还可用于静态分析电子元件的结构。去除电子元件表面的有机污染物已成为不可替代的技术工具。
下图显示了聚合有机材料膜结构的动态深度分析。样品内有机团簇的深度分布、各膜层的厚度等信息一目了然。
静态SIMS模式利用较低的离子束能量和束流密度连续稳定地撞击材料表面，以获得材料表面单层原子的元素信息。带TOF探测器的静态SIMS提供了当前表面分析技术中分辨率和灵敏度的最佳组合，TOF-SIMS分辨率达到104，深度分辨率1nm，小面积分辨率100nm2。二次离子浓度灵敏度达到ppm级。杭州微源检测实验室提供德国ION-TOF先进的TOF-SIMS设备检测，并提供完整的SIMS解决方案。下图显示了通过静态TOF-SIMS 扫描的粉末发光材料的元素和簇的质谱和小区域成像。
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