Analiza chimică multicomponent solide moleculară ridică probleme deosebit de dificilă în știința materialelor, biologie şi nanotehnologie. Recente evoluția de cluster ion spectrometria de masă de cercetare sunt deschide noi direcţii pentru acest câmp. Cu acest instrument, un fascicul de energic ion primară este creat folosind diferite tipuri de ionii moleculari pentru a crea un proiectil constând din mai multe componente diferite atomică. Următoare, această fază este accelerat la 10–20 keV de energie cinetică, strâns concentrat la o dimensiune de sonda submicrometer și regizat de suprafața probei. Ca acest cluster energic proiectil interacţionează cu ţintă, pozitiv și negativ ioni secundare sunt emise de lângă la punctul de impact ca urmare a o serie complexă de evenimente de transfer de energie. Aceste ionii secundare sunt extrase în un spectrometru de masă pentru a descoperi compoziția chimică din specia desorbed.

Determinarea masei acest distribuţie este denumită spectrometria de masă de ion secundare sau SIMS. Chimic natura acestor ioni este puternic dependentă de tipul şi energie proiectilului. Pentru ion pur atomic proiectile, intensitatea ion secundare este scăzut, și compoziția chimică este adesea pe suprafața sine, limitarea utilitarul analitice. Ca numărul de atomi în proiectilul cluster este crescut, cu toate acestea, numărul de ioni secundară și cantitatea de informații fiabile chimice asociate cu spectrometria de masă creşte foarte mult. Cu o sondă de fază ion cluster microfocused, imagistica de două - şi trei - dimensional (2D şi 3D) compoziţia chimică este posibil pentru o varietate de materiale, variind de la anorganice și organice cu structurile biomaterialelor, senzori şi unic de celule biologice.