二次離子質譜儀是利用高能離子束轟擊樣品產生二次離子的質譜儀。主要包括一次離子源、進樣室、質量分析儀、真空系統、數據處理系統等部分，絕緣樣品還配有電荷補償電子中和槍，根據分析目的不同，還有不同的離子源，如氣體放源（O,Ar,Xe)，表面電離源（如Cs)，熱隙源如C60，以及液態金屬和團簇源（Bin,Aun,Ga）等。二次離子質譜儀原理的基本特征如下：