二次離子質(zhì)譜儀視其應用之不同而有各種不同的型式，其基本構(gòu)造可分為下列四大部分：

　?。?）照射激發(fā)用的一次離子束的離子槍；

　?。?）以能量選擇由試品產(chǎn)生的二次離子能量過濾器；

　?。?）進行質(zhì)量選擇的質(zhì)譜儀；

　?。?）放大、檢測經(jīng)質(zhì)量選擇後的二次離子檢測輸出信號。

　?。?） 離子源

　?。?） 一次離子電鏡

　?。?） 樣品室

　　（4） 二次離子電鏡

　?。?） 能譜儀

　?。?） 質(zhì)譜儀

　?。?） 二次離子探測器

　　1. 利用聚焦的一次離子束在樣品表面上進行穩(wěn)定的轟擊，一次離子可能受到樣品表面的背散射，也有部分進入樣品表面，這部分離子把能量傳遞給晶格，當入射能量大于晶格對原子的束縛能是，部分原子脫離晶格向表面運動，并且產(chǎn)生原子間的級聯(lián)碰撞，當這一能量傳遞到表面，并且大于表面的束縛能時，促使表面原子脫離樣品，謂之濺射；

　　2. 上述一次離子引發(fā)的濺射大部分為中性原子或分子，也有少量荷電集團，包括帶電離子、分子、原子團，按照荷質(zhì)比經(jīng)過質(zhì)譜分離；

　　3. 收集經(jīng)過質(zhì)譜分子的二次離子，可以得知樣品表面和體內(nèi)的元素組成和分布。

　　二次離子質(zhì)譜儀分析的優(yōu)點：

　?。?）偵測極限可達 ppm，甚至到 ppb等級；

　?。?）周期表上所有元素均可偵測；

　?。?）可以區(qū)分同位素；

　?。?）可分析不導電試片；

　?。?）縱深解析度一般為10 ~ 20 nm，最佳達2 ~ 5 nm；

　?。?）由分子離子的相對含量可得到化學狀態(tài)的訊息；

　?。?）側(cè)向解析度受一次離子束大小和二次離子束聚焦系統(tǒng)影響，在 20 nm ~ 1mm；

　?。?）可用標準品及 RSF 值作定量等。

　　二次離子質(zhì)譜儀分析的缺點：

　?。?）亦受質(zhì)量因素干擾；

　?。?）離子產(chǎn)率受基質(zhì)影響；

　?。?）離子產(chǎn)率變化大，可達106的差異；

　　（4）需要各種標準品來作定量；

　?。?）需要平坦的表面進行分析；

　?。?）屬破壞性分析技術等。

　　二次離子質(zhì)譜儀的應用很廣，偵測表面污染、氧化、還原、吸附、腐蝕、觸媒效應、表面處理等動態(tài)分析之表面研究工作，尤其可作微量元素分布，因此在材料、化學、物理、冶金及電子方面之發(fā)展，使用者很多。二次離子質(zhì)譜儀不但可作表面及整體之分析，又可直接作影像觀察，其靈敏度及解析能力甚高，由最小的氫至原子量很大的元素均可偵測，尤其對于同位素的分析更是有效。

　　常見的研究應用領域包括：表面研究：利用二次離子質(zhì)譜儀影像可以觀察試片表面所含有之元素，由適當?shù)目v面元素之分析，可以了解污染之深度。縱深元素分布：二次離子質(zhì)譜儀之縱深解析力＜50A，而靈敏度＜1017atouns/cm3，可利用二次離子質(zhì)譜儀研究經(jīng)擴散及離子布植後之不純物或同位素之縱深分布情形。結(jié)合離子布植技術在IC或其他半導元件之應用。