热电离质谱法是基于将经分离纯化的微量试样喷涂在Re、Ta、Pt等高熔点金属的表面上，通过高温加热产生热致电离，再引入质量分析器进行测量的质谱分析技术。热电离质谱仪是公认的最精确的同位素分析技术之一。
TIMS的优点在于本底计数率低、分析灵敏度高（锕系核素的检测限可达亚费克量级），而且具有极佳的同位素比值测量精度。但TIMS分析对测量样品的化学纯度及制备要求极高，因而制样过程较复杂且制样时间较长，测量成本较高。
