通过一次离子溅射，SIMS可以对样品进行质谱分析、深度剖析或成二次离子像.
1、SIMS具有很高的元素检测灵敏度以及在表面和纵深两个方向上的高空间分辨本领，所以其应用范围也相当广泛.涉及化学、生物学和物理学等基础研究领域及微电子、催化、新材料开发等各个领域.
2、 二次离子质谱法对于大部分元素都有很高的探测灵敏度，其检测下限可达百亿分之几的数量级.对痕量组分能进行深度剖析，可在微观(μm级)上观察表面的特征，也可以对同位索进行分析和对低原子序数的元素(如氢、锂、铍等)进行分析. ①痕量分析二次离子质谱法有极高的分辨率，可以达到十亿分之几的数量级.因此，可以对痕量的物质做出定性分析以确定其在表面的存在.当然进行这种分析要求排除所有可能影响结果的干扰.防止表面吸附物污染被测试表面，测试要在高真空和高纯度的离子束条件下进行. ②定量分析定量分析采用的是以标样为基础的分析方法.一次离子的种类、能量和电流密度、样品环境、探测器效率以及二次离子分析器的能带通道确定之后，就能使用元素的相对灵敏度系数对样品进行确切的分析.只要二次离子质谱仪的灵敏度足以探测到基体的所有主要成分，所得结果就是这种基体材料成分的原子百分比. ③深度分析深度分析的一般方法是监控样品中某元素的二次离子信号随溅射时间的变化.对于均匀基体材料，通过适当的标定试验(已知镀层厚度、陷口深度等)就能把时间转换为深度.元素的定量可以由二次离子强度的变化及二次离子强度定量分析方法得到.
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