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使用诸如X射线能谱仪(EDS)等常用的技术手段对锂等轻元素进行分析表征，即使不是不可能，也极具挑战性。对于元素含量极低的样品的高分辨痕量分析也是如此。SIMS（二次离子质谱）可以在许多工业和研究领域中实现极为灵敏的表面元素成分分析。 该技术可提供有关样品的详细元素和同位素信息，并能够进行深度剖析分析。
锂电池正极横截面的 SEM 图像（左）和显示锂分布的相应 SIMS 图（右）。
二次离子质谱仪（SIMS）可加装在双束电镜（FIB-SEM）上，因为FIB切割过程中会产生离子化的粒子；与此同时，由于这些粒子来自非常浅的深度，所以这被认为是一种表面分析技术。现代 SIMS 探测器结构紧凑，非常适合测量元素周期表中的所有元素及各种同位素。在 FIB-SEM 仪器上添加 SIMS 分析的主要优点包括：
- 可检测和映射元素周期表中的所有元素，包括低碳钢等难处理样品中的氢、锂、硼和碳等轻元素
- 出色的深度和横向分辨率，这对于 3D 分析表征至关重要
- 能够进行百万分之几 (ppm) 水平的高灵敏度元素检测
- 高质量分辨率
- 提供表面成分信息
- 区分所有同位素并表征其空间分布
应要求举办的网络讲座：双束系统上 SIMS 的概述和应用
观看我们录制的网络讲座，了解如何在双束系统上集成 ToF-SIMS 检测器，并了解其在使用 Ga+ FIB 或多离子源 Plasma FIB（Xe+、Ar+、O+）的材料科学研究中的应用。
左：经认证的参考材料 BAM-L200 在 30 kV 和 1.1 pA 下的离子束图像。用 SIMS 扫描红色标记的区域以收集铝信号。右：铝元素的 TOF-SIMS 信号（垂直积分）显示 W8（38 nm）和 P8-P4 条带，从左到右。
含有聚偏二氟乙烯 (PVDF) 粘合剂的锂电池正极材料的横截面。虽然 EDS 很难绘制氟元素分布图，但可以使用 SIMS 映射有效地成像（右图）。
SIMS 能够同时检测轻元素和低含量元素以及重元素。
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左：经认证的参考材料 BAM-L200 在 30 kV 和 1.1 pA 下的离子束图像。用 SIMS 扫描红色标记的区域以收集铝信号。右：铝元素的 TOF-SIMS 信号（垂直积分）显示 W8（38 nm）和 P8-P4 条带，从左到右。
含有聚偏二氟乙烯 (PVDF) 粘合剂的锂电池正极材料的横截面。虽然 EDS 很难绘制氟元素分布图，但可以使用 SIMS 映射有效地成像（右图）。
SIMS 能够同时检测轻元素和低含量元素以及重元素。
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