Daudzkomponentu molekulāro cietas vielas ķīmiskā analīze rada īpaši sarežģīts problēmu, materiālu zinātnes, bioloģija un nanotehnoloģijas. Nesenās norises klastera jonu masspektrometrija pētniecības atver jaunus virzienus šajā jomā. Ar šo rīku, enerģisks primāro jonu staru kūļa tiek veidots, izmantojot dažāda veida molekulāro jonu izveidot šāviņš, kas sastāv no daudziem dažādiem atomu komponentiem. Tālāk, šo gaismas ir paātrināta 20 keV kinētisko enerģiju, cieši vērsta submicrometer zondes izmēriem un vērsta uz parauga virsmas. Kā šo enerģisks klastera šāviņš, kas mijiedarbojas ar mērķi, pozitīvo un negatīvo vidējā jonu radītais pie trieciena punkta no sarežģītas enerģijas nodošanas pasākumus. Šo sekundāro jonu ekstrahē masspektrometrs atklāt desorbēto sugas ķīmiskais sastāvs.

Noteikšana šīs masas sadalījums sauc par sekundāro jonu masas spektrometriju vai SIMS. Šo jonu ķīmiskās vielas raksturs ir stipri atkarīga no enerģijas lādiņu un veids. Tīri atomu jonu šāviņus, vidējā jonu intensitāte ir zema, un ķīmiskais sastāvs bieži vien atšķiras no virsmas, ierobežojot analītisko lietderību. Kā klastera šāviņš atomu skaits palielinās, tomēr vidējā jonu skaitu un drošu ķīmisko informāciju, kas saistīta ar masu spektrometrija summa palielinās ievērojami. Ar microfocused klastera jonu staru kūļa zondi, divu un trīs dimensiju (2D un 3D) ķīmiskais sastāvs attēlveidošana ir iespējami plašu materiālu, sākot no neorganisko un organisko daudzslāņu struktūrās biomateriālu, sensori un vienotu bioloģiskās šūnas.