Les instruments de spectrometrie de masse a ionisation secondaire (SIMS) doivent etre ameliores afin de satisfaire les exigences et tendances dans de nombreux domaines qui demandent des outils d'analyse pouvant cartographier les echantillons a la fois avec une excellente resolution et une haute sensibilite chimique, mais egalement avec des temps d'analyse plus court. Les objectifs de cette these sont: rechercher a ameliorer la resolution en masse des spectrometres de masse a double focalisation en remplacant le secteur spherique standard par une nouvelle geometrie spheroide ayant de meilleures proprietes de focalisation, et d'etudier la reduction du temps d'analyse en imagerie SIMS, par la preuve de concept du systeme SIMS a multifaisceaux d'ions. Une comparaison dans une configuration Nier-Johnson entre le secteur spherique et le spheroide, a montre que le faisceau presente un elargissement de l'enveloppe a la sortie de l'aimant nuisant a la resolution de masse dans la configuration spheroide. Avec un aimant specialement concu pour l'optique spheroide, le performance pourrait etre amelioree.. Une comparaison des performances entre les secteurs spherique et hybride dans une configuration Mattauch-Herzog a montre que lorsque la double condition de focalisation est optimisee, une meilleure resolution de masse pourrait etre obtenue avec la geometrie spheroide. La preuve du concept d'une sonde multi-faisceaux pour minimiser le temps d'acquisition a ete achevee par simulations et experimentalement dans l'IMS 6F de Cameca ou une ouverture a trous multiples etait montee dans la colonne principale, generant 9 et 16 faisceaux de tailles comprises entre 4 μm a 10 μm. Des images d'une grille AlCu ont ete obtenues en balayant l'echantillon par le systeme de multifaisceaux d'ions. (auteur)