二次离子质谱（ Secondary Ion Mass Spectrometry ，SIMS）是通过高能量的一次离子束轰击样品表面，使样品表面的原子或原子团吸收能量而从表面发生溅射产生二次粒子，这些带电粒子经过质量分析器后就可以得到关于样品表面信息的图谱。在传统的SIMS实验中，高能一次离子束，如Ga， Cs， 或 Ar离子在超真空条件下聚焦于固体样品表面 （如左图所示）。一次离子束与样品相互作用，材料表面溅射和解吸出二次离子。这些二次离子随后被提取到质量分析器中，从而呈现具有分析表面特征的质谱图 ，同时产生元素、同位素及分子的信息，其灵敏度范围可达ppm至ppb量级。在该领域中，有三种基础类型的SIMS仪器最为常用，每一种质谱使用不同的质量分析器。Secondary-ion-mass spectroscope （SIMS）是一种基于质谱的表面分析技术，二次离子质谱原理是基于一次离子与样品表面互相作用现象（基本原理如图1所示）。