飛行時間二次離子質譜（ Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry ，TOF-SIMS）是通過高能量的一次離子束轟擊樣品表面，使樣品表面的原子或原子團吸收能量而從表面發(fā)生濺射產(chǎn)生二次粒子,這些帶電粒子經(jīng)過質量分析器后就可以得到關于樣品表面信息的圖譜。

SIMS用于在超高真空條件下分析固體樣品中元素、分子和同位素的分布和相對濃度，是zui靈敏的表面分析技術之一。SIMS可用于成像、光譜分析和深度剖面/三維分析。

光譜分析模式可用于評估聚合物涂層的組成及其橫向均勻性，同時能夠檢測和量化聚合物表面功能基團的密度。作為一種簡便而強大的技術，光譜分析在表征通過表面反應制備的聚合物涂層方面具有重要應用，例如聚合物刷和等離子體聚合膜。聚合物刷通常用于調節(jié)基底的化學性質，并通過接枝或去除反應進行制備。光譜分析可以通過評估不同蝕刻深度下刷子的成分來探測其結構，這對于表征塊狀共聚物刷子的有序性具有重要意義。此外，表面光譜分析還可以通過繪制表面成分圖來檢驗樣品內(nèi)部及不同樣品之間的組成均勻性。這些數(shù)據(jù)可以為移植物的供體或受體移植方案的發(fā)展提供信息。例如，Schulz等人通過表面引發(fā)原子轉移自由基聚合（SI-ATRP）技術，將超薄聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAAM）刷子成功轉移至硅基底上。光譜分析結果證實，每個樣品的表面均成功生長出薄PNIPAAM刷子，并且在激活劑/抑制劑（[Cu(II)]0/[Cu(I)]0）比率范圍內(nèi)，刷子的化學組成保持一致。等離子體聚合是一種常用的技術，用于在基底上制備薄而機械強度高的膜層。光譜分析能夠確定等離子體聚合涂層是否與商業(yè)可獲得的聚合物（即溶液中合成的聚合物）具有相同的化學性質。例如，Oran等人的研究表明，等離子體聚合聚(烯丙月安)涂層的化學性質依賴于所采用的等離子體條件，與商業(yè)參考材料存在顯著差異。這一現(xiàn)象被歸因于不同材料中分支和交聯(lián)程度的不一致。

光譜分析能夠有效檢測聚合物膜表面的官能團，并通過校準曲線精確量化其覆蓋度。Hadjesfandiari等人利用光譜分析為血小板儲存袋的抗菌涂層設計提供了重要依據(jù)。具體而言，他們成功檢測到低濃度的抗菌肽（AMPs），該肽與聚合物涂層形成共價結合，且進一步驗證了AMP在整個表面上的均勻分布。Kim等人通過光譜分析法量化了等離子體聚合乙二胺薄膜表面的胺密度，該方法可通過調節(jié)等離子體功率進行優(yōu)化。他們的方法采用了一條校準曲線，將二次離子信號與通過紅外（IR）和紫外-可見（UV-vis）吸收光譜確定的胺密度相關聯(lián)。由于胺不吸收紫外-可見光且在IR中提供的信號較弱，因此這些基團與化學標簽（苯甲醛）反應，為每種技術提供強烈信號。此外，在TOF-SIMS測量中也檢測到了相同化學標簽的碎片。作者識別出兩種與表面胺密度呈正比的二次離子信號，如上圖所示。該研究表明，ToF-SIMS可以有效結合表面衍生化技術，以進行表面功能性的定量分析。然而，需要采用諸如UV-vis、IR或XPS等獨立方法來校準信號。