De chemische analyse van multicomponent moleculaire vaste stoffen vormt een bijzonder uitdagende probleem in materials science, biologie en nanotechnologie. De nieuwste ontwikkelingen in het cluster ion massaspectrometrie onderzoek opent nieuwe richtingen voor dit veld. Met dit hulpmiddel, een energieke primaire ion beam is gemaakt met behulp van verschillende soorten moleculaire ionen een projectiel bestaande uit vele verschillende atomaire componenten maken. Volgende, deze lichtbundel wordt versneld te 10–20 keV van kinetische energie, strak gericht tot een submicrometer sonde grootte en gericht aan het oppervlak van het monster. Zoals deze projectiel energetische cluster met de doelgroep communiceert, positieve en negatieve ionen secundaire worden uitgestoten uit in de buurt van het punt van de invloed als gevolg van een complexe reeks van energie overdracht gebeurtenissen. Deze secundaire ionen zijn uitgepakt in een massaspectrometer te onthullen van de chemische samenstelling van de gedesorbeerde soorten.

Bepaling van deze massa distributie wordt aangeduid als secundaire ion massaspectrometrie of SIMS. De chemische aard van deze ionen is sterk afhankelijk van het type en de energie van het projectiel. Voor zuiver atomaire ion projectielen, de secundaire ion intensiteit is laag, en de chemische samenstelling is vaak anders dan die op het oppervlak zelf, de analytische hulpprogramma beperken. Als het aantal atomen in de cluster projectiel is toegenomen, echter het aantal secundaire ionen en de hoeveelheid betrouwbare chemische informatie in verband met de massaspectrometrie stijgt sterk. Met een microfocused cluster ion beam sonde, beeldvorming van de twee - en drie - dimensional (2D en 3D) chemische samenstelling is mogelijk voor een grote verscheidenheid van materialen, variërend van anorganische en organische gelaagde structuren tot biomaterialen, sensoren en enkele biologische cellen.