飞行时间二次离子质谱仪简称TOF-SIMS，是将二次离子质谱技术（SIMS）与飞行时间质量分析技术相结合的一种先进分析仪器。
飞行时间二次离子质谱仪组成部分包括离子源、一次离子光学系统、二次离子提取系统、样品台、飞行时间质量分析器、数据分析系统等，工作原理是使用一次脉冲离子轰击固体材料表面，通过表面激发出的二次离子的飞行时间测量其质量，来表征材料表面的元素成分、分子结构、分子键接等信息。
质谱技术与各类分析技术联用能够显著提高分析性能，结合了二次离子质谱技术、飞行时间质量分析技术的飞行时间二次离子质谱仪具有高质量分辨率、高空间分辨率、高穿透率、无质量范围限制等特点。
飞行时间二次离子质谱仪可以分析所有的导体、半导体、绝缘材料，包括纸张、金属、陶瓷、聚合物、玻璃、薄膜、纤维等，在材料科学、地质科学、生物医药、半导体、新能源、质量控制、科研等领域具有广阔应用空间。
飞行时间二次离子质谱仪是常见的二次离子质谱仪之一。二次离子质谱仪（SIMS）是目前最为先进的微区分析仪器，分为动态二次离子质谱（D-SIMS）、静态二次离子质谱（S-SIMS）两大类。
根据新思界产业研究中心发布的
《2025-2030年飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，上世纪70年代开始，国外企业开始研发二次离子质谱仪，并逐渐实现了商业化，目前主要生产商包括法国CAMECA公司（已被美国阿美特克收购）、澳大利亚ASI、德国IONTOF、日本ULVAC-PHI等。
德国IONTOF是全球领先的飞行时间二次离子质谱仪生产制造商，其最新一代飞行时间二次离子质谱仪M6型产品代表着目前国际上同类仪器的领先水平，全球市场占有率近九成。
二次离子质谱仪技术壁垒高，近年来，山西中科潞安紫外光电科技有限公司、陕西威思曼高压电源股份有限公司等企业在该领域虽有所突破，但在商业化方面，与国际先进企业相比仍存在较大差距。
新思界
行业分析人士表示，飞行时间二次离子质谱仪是目前最前沿实用的表面分析仪器，在半导体、地质科学、材料科学等领域应用空间广阔。飞行时间二次离子质谱仪技术壁垒极高，国外企业在技术研发、商业化等方面处于领先水平，我国进口依赖度高，在地缘政治冲突下，其国产化生产、供应需求迫切。
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