通過質譜圖可以用來獲取樣品表面的分子、元素及同位素的信息，可以探測化學元素或化合物在樣品表面和內部的分布，也可以用于生物組織和細胞表面或內部化學成分的成像分析，配合樣品表面掃描和剝離（濺射剝離速度可以達到10微米/小時），還可以得到樣品表層或內部化學成分的三維圖像。

　　

　　通過二次離子質譜的深度剖析來分析材料薄膜結構是一種*的分析手段，尤其是對于分析不同薄層中的材料，以及相鄰兩層之間材料的相互影響。分析亞微米尺度下的特征、缺陷或者污染，對于諸多工業應用領域具有至關重要的影響，比如：半導體器件加工，硬盤磁頭加工，特殊反射面，復合材料等等。

　　

　　此外，利用二次粒子質譜還是科技前沿問題的本質探索的有力工具，例如在生命科學領域可對單細胞可視化分析，可以得到藥物在細胞內的吸收、分布、代謝等信息，還可以研究藥物在組織或者細胞中的定位，對于提高藥物的靶向性以及合理設計藥物具有重要意義。