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飛行時間二次離子質譜(TOF-SIMS)，也叫靜態二次離子質譜，是飛行時間和二次離子質譜結合的一種新的表面分析技術。TOF-SIMS具有高分辨、高靈敏度、精確質量測定等性能，是目前高技術領域廣泛使用的分析技術。
非常靈敏的表面分析手段。其憑借質譜分析、二維成像分析、深度元素分析等功能，廣泛應用于醫學、細胞學、地質礦物學、微電子、材料化學、納米科學、生命科學等領域。
TOF-SIMS主要通過離子源發射離子束濺射樣品表面進行分析。離子束作為一次離子源，經過一次離子光學系統的聚焦和傳輸，到達樣品表面。樣品表面經過濺射，產生二次離子，系統將產生的二次離子提取和聚焦，并將二次離子送入離子飛行系統。在離子飛行系統中，不同種類的二次離子由于質荷比不同，飛行速度也不同，在飛行系統分離，通過檢測這些離子進行相關分析[1]。
二次離子質譜主要利用質譜法區分一次離子濺射樣品表面后產生的二次離子，可用來分析樣品表面元素成分和分布。
飛行時間分析技術利用不同離子的質荷比不同造成的飛行速度不同來區分不同種類的離子。
TOF-SIMS結合了二次離子質譜和飛行時間器的功能，提高了檢測樣品元素成分和分布的準確性。
TOF-SIMS橫向和縱向的分辨率高且質譜提供的靈敏度高，可以分析元素、同位素、分子等信息。
這些特點使得TOF-SIMS成為表面分析的主要技術之一，可以提供EDX、AES、XPS等技術無法提供的元素信息。
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