二次離子質譜儀的操作模式

二次離子質譜儀（SIMS）用高能電離轟擊樣品表面，這導致樣品表面上的原子或原子團吸收能量并通過濺射產生二次粒子。這些帶電粒子通過質量分析器后，可以獲得有關樣品表面的信息光譜。 

在傳統的SIMS實驗中，高能量的一次離子束（如Ga，Cs或Ar離子）在超真空條件下聚焦在固體樣品表面上。一次離子束與樣品相互作用，二次離子在材料表面濺射并解吸。然后將這些次級離子提取到質量分析儀中，以提供具有分析表面特征的質譜圖，并生成有關元素，同位素和分子的信息，其靈敏度范圍從PPM到PPB。 SIMS儀器有三種Z基本的類型，每種類型使用不同的質量分析儀。

操作模式

SIMS大概能夠分成兩類，包括“靜態二次離子質譜”以及“動態二次離子質譜”。盡管從工作原理上來講，他們的本質區別不大，然而兩種模式的應用特點卻有所差異。劃分兩種模式的主要標準為一次離子束流密度大小。通常在在S-SIMS模式下，將一次離子束流控制在1013 離子/cm2，飛行時間質量分析器較為常用。動態二次離子質譜就是一次離子束流比10離子/cm2高，雙聚焦質量分析器較為常用。

SIMS操作模式能夠分成質譜表面譜、成像模式、深度剖析等。其中質譜模式有著Z高的質量分辨率。對于各種材料中所含有的元素、材料中的摻雜、污染物中的成分等的鑒別較為常用。二次離子在二維平面上的強度分布，即是二次離子質譜成像，能夠將成分的分布比較直觀的顯示出來。使得元素離子、分子碎片或分子離子的形貌獲得。交替式地對分析樣品表面濺射剝離和對濺射區域采集圖譜，即是深度剖析，由深度剖析結果中能夠使得不同成分沿深度方向的分布得到。能夠使樣品深層或內部化學成分的三維圖像獲得。能夠分析材料或者生物組織微區成分。

分析物要求

固體或者粉末、纖維、塊狀、片狀、甚至液體（微流控裝置）均能夠作為二次離子的常規檢測中用于分析的樣品。若考慮到導電性因素，這些樣品既能夠為導電性好的材料，也能夠為絕緣體或者半導體。由化學組成來看，既能夠為無機樣品，如鋼鐵、玻璃、礦石等，也能夠為有機樣品，如高分子材料、生物分子。