二次離子質譜分析（Secondary Ion Mass Spectrometry，簡稱SIMS）是一種重要的表面分析技術，廣泛套用於材料科學、化學、生物科學等領域。SIMS的基本原理是利用離子束轟擊樣品表面，從而產生帶有正負電荷的二次離子，通過質譜分析器檢測這些二次離子的質荷比，進而分析樣品的元素組成。
SIMS的優點包括能夠分析非常小的樣品區域（甚至達到亞微米級別），提供樣品表面組成和結構的詳細信息，如元素的種類和含量、化學狀態、晶體結構等。此外，SIMS還適用於分析有機物和生物分子。
SIMS套用廣泛，例如在材料科學領域用於研究材料成分、薄膜生長和界面反應；在微電子器件中用於探測雜質和缺陷；在生物醫學領域用於研究細胞和組織成分；在環境科學中用於分析大氣顆粒物和水中的污染物。
SIMS技術可以分為靜態SIMS（SSIMS）和動態SIMS（DSIMS）。SSIMS適用於超高表面解析度分析，而DSIMS則用於無機樣品的深度剖析和痕量雜質鑑定。SIMS還可以通過其質譜分析器提供元素成像，具有極高的元素檢出限（可以達到ppm甚至ppb級別）。
TOF-SIMS（Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）是SIMS中的一種高解析度技術，它通過一次離子束激發樣品表面，產生二次離子，並根據二次離子的飛行時間差異來測定離子質量。TOF-SIMS具有優異的摻雜劑和雜質檢測靈敏度，適用於摻雜劑與雜質的深度剖析等。
總之，SIMS作為一種先進的表面分析技術，通過其獨特的能力在多個領域中發揮著重要作用。隨著技術的不斷發展，SIMS在科學研究和工業生產中的套用前景將更加廣闊。