Secondary-ion-mass spectroscope （SIMS）是一種基于質譜的表面分析技術，二次離子質譜原理是基于一次離子與樣品表面互相作用現象（基本原理如圖1所示）。帶有幾千電子伏特能量的一次離子轟擊樣品表面，在轟擊的區域引發一系列物理及化學過程，包括一次離子散射及表面原子、原子團、正負離子的濺射和表面化學反應等，產生二次離子，這些帶電粒子經過質量分析分析后得到關于樣品表面信息的質譜，簡稱二次離子質譜。
通過質譜圖可以用來獲取樣品表面的分子、元素及同位素的信息，可以探測化學元素或化合物在樣品表面和內部的分布，也可以用于生物組織和細胞表面或內部化學成分的成像分析，配合樣品表面掃描和剝離（濺射剝離速度可以達到10微米/小時），還可以得到樣品表層或內部化學成分的三維圖像。二次離子質譜具有很高的靈敏度，可達到ppm甚至ppb的量級，還可以進行微區成分成像和深度剖面分析。
