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飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）是一种表面敏感的技术，提供表面分子，元素及其同位素前几个原子层的组成图像。所有元素和同位素，包括氢气都可以用飞行时间二次离子质谱分析。在理论上，该仪器可以在一个无限大的质量范围内提供很高的质量分辨率（在实践中通常是大约10000amu）。
PHI nanoTOF II飞行时间质谱仪是一种高传输、并行检测仪器，其目的是由主脉冲离子束轰击样品表面所产生的二次离子可以得到最佳的收集状态，并可同时用于有机和无机表面特征分析。
TRIFT分析仪的工作原理会把离子在光谱仪中不断的重新聚焦。使二次离子质谱允许更多重大的实验得以进行。主离子束最先进的设计，允许经由计算机控制去同时达到高横向分辨率的成像和高质量的图谱分辨率。
PHI nanoTOF II是第六代SIMS仪器，该仪器具有独特的专利时间飞行（TOF）分析仪，它拥有市场上TOF-SIMS仪器中最大的角度和能量接受标准，实现了高空间分辨率质量分辨率和使用具有优良离子传输能力的三重重点半球形静电分析器。PHI nanoTOF II还具有很高的能力，可以图像具有非常复杂的几何形状的样本而没有阴影。