二次离子质谱(Secondary Ions Mass Spectrum 简称SIMS)采用质谱技术分析表面原子层以确定表面元素组成和分子结构。它的分析原理非常容易理解:将需要分析的样品放置在真空中,用被称为“一次离子”的高能量离子轰击样品表面,入射离子穿透样品表面并引发表面原子互相撞击,撞击导致表面上的分子和原子脱离表面并离子化,然后这种从表面上脱离的“二次离子”被质谱仪收集并分析,从而得到样品表面的化学组成情况。同时,随着入射离子时间的延长,表面原子层会被逐渐剥蚀,根据分析时间和离子强度建立的坐标,可以得到某种离子随表面深度的变化其浓度变化情况。