主要包括四部分：

　　1、能夠產(chǎn)生加速和聚焦一次離子束的離子源；

　　2、樣品室和二次離子引出裝置；

　　3、能把二次離子按質(zhì)荷比分離的質(zhì)量分析器；

　　4、二次離子檢測和顯示系統(tǒng)及計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。

　　離子探針大致可為以下幾類：

　　1.非成像離子探針

　　2.離子顯微鏡

　　3.掃描離子微探針

　　4.圖像解剖離子探針

　　離子探針的原理是利用能量為1～20KeV的離子束照射在固體表面上，激發(fā)出正、負(fù)離子（濺射），利用質(zhì)譜儀對這些離子進(jìn)行分析，測量離子的質(zhì)荷比和強(qiáng)度，從而確定固體表面所含元素的種類和數(shù)量。

　　被加速的一次離子束照射到固體表面上，打出二次離子和中性粒子等，這個現(xiàn)象稱作濺射。濺射過程可以看成是單個入射離子和組成固體的原子之間獨(dú)立的、一連串的碰撞所產(chǎn)生的。 右圖說明入射的一次離子與固體表面的碰撞情況。

　　入射離子一部分與表面發(fā)生彈性或非彈性碰撞后改變運(yùn)動方向，飛向真空，這叫作一次離子散射；另外有一部分離子在單次碰撞中將其能量直接交給表面原子，并將表面原子逐出表面，使之以很高能量發(fā)射出去，這叫作反彈濺射；然而在表面上大量發(fā)生的是一次離子進(jìn)入固體表面，并通過一系列的級聯(lián)碰撞而將其能量消耗在晶格上，最后注入到一定深度（通常為幾個原子層）。固體子受到碰撞，一旦獲得足夠的能量就會離開晶格點(diǎn)陣，并再次與其它原子碰撞，使離開晶格的原子增加，其中一部分影響到表面，當(dāng)這些受到影響的表面或近表面的原子具有逸出固體表面所需的能量和方向時，它們就按一定的能量分布和角度分布發(fā)射出去（如圖中Ⅱ）。通常只有2-3個原子層中的原子可以逃逸出來，因此二次離子的發(fā)射深度在1nm左右?？梢?，來自發(fā)射區(qū)的發(fā)射粒子無疑代表著固體近表面區(qū)的信息，這正是SISM能進(jìn)行表面分析的基礎(chǔ)。

　　一次離子照射到固體表面引起濺射的產(chǎn)物種類很多，其中二次離子只占總濺射產(chǎn)物的很小一部分（約占0.01-1%）。影響濺射產(chǎn)額的因素很多，一般來說，入射離子原子序數(shù)愈大，即入射離子愈重，濺射產(chǎn)額愈高；入射離子能量愈大，濺射產(chǎn)額也增高，但當(dāng)入射離子能量很高時，它射入晶格的深度加大將造成深層原子不能逸出表面，濺射產(chǎn)額反而下降。

　　1. 由于離子束在固體表面的穿透深度（幾個原子層的深度）比電子束淺，可對這樣的極薄表層進(jìn)行成份分析。

　　2. 可分析包括氫、鋰元素在內(nèi)的輕元素，特別是氫元素，這種功能是其它儀器不具備的。

　　3. 可探測痕量元素（～50×10-9，電子探針的極限為～0.01%）。

　　4. 可作同位素分析。

　　1、金屬樣品

　　這是理想的樣品，不會荷電。提出首先可用SEM 直接找出感興趣的分析區(qū)。使用剖面樣品和使用掃描離子探針，沿剖面線掃描的方法是一種有用的技術(shù)，可作為動態(tài)SIMS 的補(bǔ)充?？捎糜诮饘傺趸锍砷L、腐蝕、焊接、應(yīng)力失效斷裂和晶粒間界偏析等方面的研究。

　　2、半導(dǎo)體器件

　　檢測摻雜分布剖面和層形結(jié)構(gòu)。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，掃描離子探針分析越來越重要。

　　3、非導(dǎo)體樣品

　　高聚物和玻璃產(chǎn)品是典型絕緣樣品。為子解決荷電問題，火焰光度計已開發(fā)出了微聚焦掃描原子束，可以對絕緣樣品產(chǎn)生高質(zhì)量的離子像。但當(dāng)橫向分辨率需優(yōu)于5μm 時，上述源就不能滿足要求了。此時仍需用聚焦微離子束。這方面己成功地得到了家蠅復(fù)眼的離子像。應(yīng)用的另一個領(lǐng)域是復(fù)合材料，尤其是研究這類材料破裂界面的情況。

　　1. 表面分析：諸如催化、腐蝕、吸附、和擴(kuò)散等一些表面現(xiàn)象均通過SISM獲得了成功的分析研究。

　　2. 深度剖面分析：在薄膜分析、擴(kuò)散和離子諸如等有關(guān)研究中，SISM是測定雜質(zhì)和同位素的深度濃度 分布最有效的表面分析工具。

　　3. 面分析：通過離子成像法可以提供關(guān)于元素橫向分布的信息和適當(dāng)條件下單定量信息。目前離子成像已經(jīng)用于研究晶界析出物、冶金和單晶的效應(yīng)、橫向擴(kuò)散、礦物相的特征以及表面雜質(zhì)分布等。

　　4. 微區(qū)分析：用于元素的痕量分析、雜質(zhì)分析、空氣中懸浮粒子的分析等。

　　5. 體分析：由于離子探針有許多優(yōu)點(diǎn)，故自問世以來在半導(dǎo)體、金屬、礦物、環(huán)境保護(hù)、同位素和催化劑各個方面的應(yīng)用都有很大發(fā)展。