Chemické analýzy vícesložkové molekulární sušiny představuje obzvlášť náročné problém v materiálech, biologie a nanotechnologie. Poslední vývoj v clusteru iontová hmotová spektrometrie výzkumu se otevírají nové směry pro toto pole. s tímto nástrojem, energický primárního iontového paprsku je vytvořen pomocí různých typů molekulárních iontů k vytvoření projektil skládající se z mnoha různých atomových komponent. Další, tento paprsek se zrychlil 10–20 keV kinetickou energii, pevně zaměřila sonda velikosti submicrometer a na povrchu vzorku. Jako tento energický clusteru projektil spolupracuje s cílem, pozitivní a negativní sekundární ionty jsou emitovány z poblíž bodu dopadu z celé řady událostí přenosu energie. Sekundární ionty jsou extrahovány do hmotnostního spektrometru k odhalení chemické složení desorbované druhů.

Stanovení této hmotnosti distribuce jsou označovány jako secondary ion mass spectrometry nebo SIMS. Chemická povaha těchto iontů je silně závislá na druhu a energii projektil. Pro ryze atomové iontu projektily, je nízká intenzita sekundárních iontů a chemické složení se často liší od povrchu, omezení analytické nástroje. Jak se zvýší počet atomů v clusteru projektil, však počet sekundárních iontů a množství spolehlivých chemických informací spojených s hmotnostní spektrometrii značně vzroste. s microfocused clusteru ion beam sondu, je možné pro širokou škálu materiálů, sahající od anorganických a organických vícevrstvé struktury biomateriálů, senzory a biologických buněk pro zpracování dvou - a 3D (2D a 3D) chemické složení.