二次離子質譜是一種檢測小範圍固體表面化學成分的表面分析技術。其原理是在高真空條件下，利用離子源發射的一次離子束將二次離子濺射到材料表面，透過質譜分析獲得二次離子的組成資訊。一次離子源通常具有數百至數萬電子伏特的能量，不僅可以濺射原子，還可以濺射原子基團、官能團、分子等。因此，SIMS技術既可以分析無機結構，也可以分析有機結構。目前已廣泛應用於半導體微電子、化學、材料、地質、生物醫藥等行業。
與其他表面分析技術相比，SIMS技術的主要優點之一是可以檢測從氫到鈾的所有元素及其同位素，某些元素的檢測下限可以達到ppm~ppb級。目前，SIMS儀器的深度解析度可達1 nm，橫向解析度可達100 nm。利用SIMS可以實現表面微區分析、微區成像和三維空間分析。SIMS技術已成為半導體元素摻雜與擴散、表面有機汙染、薄膜材料介面分析等領域不可替代的手段。
根據一次離子束的能量和掃描方式，SIMS技術可分為靜電SIMS和動態SIMS。SSIMS主要用於表面質譜和表面成像。由於它使用的是低能量、低密度的離子束，一般只獲取原子最表面層的資訊，常被用來分析有機化合物的分子結構。DSIMS利用高能、高密度離子束逐層剝離材料，同時探測不同深度的二次離子資訊，動態分析元素在三維空間中的分佈。DSIMS比SSIMS對樣品的破壞性大得多。它通常用於研究元素摻雜對半導體器件效能的影響以及分析超薄多層膜的結構。
DSIMS的探測深度可以從幾奈米到幾十微米，以一定的濺射速率掃描一段時間，就可以得到不同元素或組在不同深度的相對強度比曲線。杭州微源檢測提供德國ION-TOF先進的TOF-SIMS儀器測試服務可以提供完善的SIMS技術解決方案。下圖為半導體材料多層膜層結構的DSIMS深度剖析曲線圖、縱向2D成像和空間3D成像，從圖中可以清晰的觀察不同膜層的組成和元素分佈情況。
