二次离子显微镜是由离子源激发样品表面原子产生二次离子,通过质谱仪将不同原子产生的离子分离并在显示系统上成像,以确定不同元素在样品中的分布图。较高的图像分辨率(0.5—1μm)和极高的灵敏度(浓度低于10^-19g/μm³)使得生物样品含有极低浓度甚至是痕迹量的元素分析成为可能。目前,二次离子显微镜已广泛应用于细胞生物学、核医学、植物生理学和人类病理学等领域。