飛行時間二次離子質譜儀在表面分析中具有很高的靈敏度。該方法利用一次離子激發樣品表面微量二次離子，并根據二次離子飛向探測器的時間長短來確定離子質量。由于離子在TOF-SIMS中的飛行時間只與質量有關，所以它一次脈沖就可以得到全譜，離子利用率高，可以實現樣品的靜態分析。