TOF-SIMS（飛行時間二次離子質譜）是一種極高解像度的測量技術，它通過用初級離子激發樣品表面，撞擊極少量的二次離子，並根據二次離子的質量測量二次離子飛到檢測器所需的時間來測量離子的質量。
TOF-SIMS具有極高的解像度，可以提供表面、薄膜、介面甚至三維樣品的元素、分子等結構資訊，其特點是二次離子來自分子層表面的單個原子層，只帶出表面的化學資訊，具有分析面積小的特點， 分析深度淺，不會破壞樣品。
TOF-SIMS主要成分資訊：元素（H-U）、同位素、解析鍵等。
適用材料：有機和無機材料。
資訊深度：1-2nm
剖面層深度：奈米微公尺。
成分檢測限：ppm
定量能力：需要標準樣品。
TOF-SIMS應用領域
1. 刑事偵查
TOF-SIMS在法醫學中的應用：指紋殘留物的化學成像
TOF-SIMS下人民幣指紋的離子影象
由於TOF-SIMS可以識別物質的結構，特別是有機分子，因此通過TOF-SIMS成像對指紋圖譜的分析不僅可以獲得比傳統方法更精細的形態學資訊，還可以獲得指紋上物質化學成分的分布資訊。 例如，利用TOF-SIMS對長期流動的人民幣表面指紋進行化學成像分析，利用TOF-SIMS的技術優勢，揭示傳統方法無法顯示的潛在指紋利用其高空間解像度的優勢，它可以獲得指紋中最先進的特徵：利用其識別物質分子結構的能力，特別是有機分子，檢測指紋中的外源物質，為此類難測樣品表面的指紋分析提供新的解決方案。
2. 生物科學
骨骼肌脂質的Tof-SIMS成像
3.電池材料
TOF-SIMS深度剖析（3D成像）：鋰電池電極表面SEI層的組成和厚度
TOF-SIMS是一種質量分辨和時空分辨技術。 傳統電化學研究方法與TOF-SIMS相結合，可以快速、直接地原位（MS級）識別電化學反應的痕量中間產物（ppm級甚至更低濃度），同時關聯化學資訊和電解質介面空間資訊，為揭示電化學介面反應的完整理化影象提供了可能。
4. 半導體材料
矽油汙染TOF-SIMS表面質譜圖
TOF-SIMS可以分析所有導體、半導體和絕緣材料，還具有質譜儀的全元素週期表元素分析功能，以及ppm檢測靈敏度。 此外，TOF-SIMS的橫向空間解像度和深度分析解像度非常適合多層膜結構、痕量摻雜以及有機和無機異物的分析，也補充了XPS或FT-IR分析技術的檢測限。
5. 地質與考古學
宋代華北油滴黑釉碎片油滴正負二次離子影象
TOF-SIMS分析技術具有對元素或分子進行顯微成像和深度分析、高質量解像度和高空間解像度、離子源多樣性等功能，使分析測試物件逐漸擴充套件到“小眾”領域，如考古文物、古董、油畫、藝術品、古代陶瓷等。
6. 環境
TOF-SIMS下的大氣細顆粒物（PM2.）5）
TOF-SIMS的不同工作模式可以應用於氣溶膠研究的不同方面，靜態TOF-SIMS主要應用於氣溶膠顆粒表面分析和表面成像、氣溶膠顆粒表面元素組成、表面化合物資訊的獲取動態TOF-SIMS主要用於單個氣溶膠顆粒的深度剖析和3D成像。 目前，TOF-SIMS已應用於氣溶膠顆粒表面特性、化學成分深度分布特徵、表面化學反應、表面毒性、汙染源排放特性等領域的研究。 TOF-SIMS技術可以很容易地獲得氣溶膠顆粒的各種無機和有機物質的資訊。
tof-sims
TOF-SIMS是材料分析中表面化學分析的重要方法之一主要應用：：能源電池材料、半導體和電子器件、有機半導體（OLED和鈣鈦礦）、礦物陶瓷、金屬、生物醫學、聚合物和其他材料的表面分析和薄膜結構分析。
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