二次離子質(zhì)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(guò)濺射產(chǎn)生二次粒子。這些帶電粒子通過(guò)質(zhì)量分析器后，可以獲得有關(guān)樣品表面的信息光譜。
 

 

二次離子質(zhì)譜儀的三種基礎類(lèi)型介紹：

 

1. 飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀(ToF-SIMS)

 

在此類(lèi)質(zhì)譜儀中，二次離子被提取到無(wú)場(chǎng)漂移管，二次離子沿既定飛行路徑到達離子檢測器。由于給定離子的速度與其質(zhì)量成反比，因此它的飛行時(shí)間會(huì )相應不同，較重的離子到達檢測器的時(shí)間會(huì )比較輕的離子更晚。此類(lèi)質(zhì)譜儀可同時(shí)檢測所有給定極性的二次離子，并具有良好的質(zhì)量分辨率。

此外，由于此類(lèi)質(zhì)譜儀的設計利用了在極低電流(pA范圍)中運行的脈沖離子束，所以此類(lèi)質(zhì)譜儀有助于分析表面、絕緣體和軟材料等易受離子影響而導致化學(xué)損傷的物質(zhì)。

 

2. 扇形磁場(chǎng)二次離子質(zhì)譜儀器

 

扇形磁場(chǎng)二次離子質(zhì)譜儀器通常使用靜電和扇形磁場(chǎng)分析器來(lái)進(jìn)行濺射二次離子的速度和質(zhì)量分析。扇形磁場(chǎng)使離子束偏轉，較輕的離子會(huì )比較重的離子偏轉更多，而較重的離子則具有更大動(dòng)量。因此，不同質(zhì)量的離子會(huì )分離成不同的光束。靜電場(chǎng)也應用于二次光束中，以消除色差。由于這些儀器具有更高的工作電流和持續光束，因此它們十分有助于深度剖析。但是，這些儀器用于表面分析和表征易產(chǎn)生電荷(charge)和/或損傷的樣品時(shí)，難以發(fā)揮理想的效果。

 

3. 四級桿二次離子質(zhì)譜儀器

 

由于這些儀器的質(zhì)量分辨率相對有限（單位質(zhì)量分辨率不能解決每超過(guò)一個(gè)峰值的質(zhì)量），因此這些儀器越來(lái)越稀有。四級桿利用一個(gè)共振電場(chǎng)，其中只有特定質(zhì)量的離子才能穩定通過(guò)震蕩場(chǎng)。與扇形磁場(chǎng)儀器相類(lèi)似的是，這些儀器需要在高一次離子電流下操作，且通常被認為是“動(dòng)態(tài)二次離子質(zhì)譜”儀器（比如用于濺射深度剖析和/或固體樣品的總量分析）。