i. 飛行時間二次離子質譜儀(TOF-SIMS)：通過用一次離子激發(fā)樣品表面，打出極其微量的二次離子，根據(jù)二次離子因不同的質量而飛行到探測器的時間不同來測定離子質量的極高分辨率的測量技術。作為最前沿實用的表面分析技術之一，可以通過離子束對樣品表面進行轟擊產(chǎn)生的二次離子可以精確確定表面元素的構成;通過對分子離子峰和官能團碎片的分析可以方便的確定表面化合物和有機樣品的結構;配合樣品表面掃描和剝離，可以得到樣品表面甚至三維的成分圖，是表征元素和化合物空間結構的有力工具，是高靈敏，高分辨質譜成像分析的重要技術平臺。主要用于有機樣品的表面分析，如生物藥品的有機物分析、半導體材料的污染分析、儲能材料分析及有機分子碎片鑒定等。隨著技術的改善，分析區(qū)域越來越小，TOF-SIMS在材料成分、摻雜和雜質污染等方面的分析中逐漸擁有不可替代的地位。

　　ii. 動態(tài)二次離子質譜儀(D-SIMS)：通過用一次離子激發(fā)樣品表面，打出極其微量的二次離子，根據(jù)二次離子的質量來測定元素種類，具有極高分辨率和檢出限的表面分析技術。D-SIMS可以提供表面，薄膜，界面以至于三維樣品的元素結構信息，其特點在二次離子來自表面單個原子層(1nm以內(nèi))，僅帶出表面的化學信息，具有分析區(qū)域小、分析深度淺和檢出限高的特點，廣泛應用于物理，化學，微電子，生物，制藥，空間分析等工業(yè)和研究方面。

　　iii. 二次離子探針質譜儀(Nano-SIMS)：與傳統(tǒng)的二次離子探針質譜儀的工作原理類似。利用離子源產(chǎn)生的一次離子，加速形成能量為1-20KeV的一次離子束轟擊固體樣品表面，激發(fā)(濺射)出正、負二次離子，再利用磁場分離具有不同質荷比的二次離子，然后用法拉第杯或電子倍增器測量它們的強度，最后通過測量值計算固體表面所含元素及同位素的豐度。能夠對天然礦物、固體材料或生物組織的微區(qū)或微小顆粒，進行原位的同位素和微量元素分析，并能對一微區(qū)內(nèi)元素和同位素的分布進行掃描成像。目前，在國際上NanoSIMS已被廣泛應用于比較行星學、地球科學、材料科學和生物醫(yī)學研究中。