En kemisk analys av FTRI molekylär solider utgör ett särskilt utmanande problem i materialvetenskap, biologi och nanoteknik. Senaste utvecklingen inom klustret ion masspektrometri forskning öppnar nya riktningar för fältet. Med det här verktyget en energisk primära ion beam skapas med hjälp av olika typer av molekylär joner för att skapa en projektil som består av många olika atomic komponenter. Nästa, denna balk accelereras till 10–20 keV av kinetisk energi, tätt fokuserade till en submicrometer sondens storlek och riktas mot ytan av provet. Som denna energiska kluster projektil interagerar med målet, positiva och negativa sekundära joner som släpps ut från nära inverkan punkt som ett resultat av en komplex serie av energi överföring händelser. Dessa sekundära joner extraheras till en massa spektrometer att avslöja den kemiska sammansättningen av desorberat arter.

Bestämning av Viktens fördelning kallas sekundära ion masspektrometri eller SIMS. Kemikalien arten av dessa joner är starkt beroende av den typ och energi av en projektil. För rent atomic ion projektiler, sekundära ion intensiteten är låg och kemiska sammansättning är ofta annorlunda än den på ytan, begränsa verktyget analytiska. Som antalet atomer i klustret projektil höjs, men antalet sekundära joner och mängden tillförlitliga kemiska information som är associerad med masspektrometri ökar kraftigt. Med en microfocused kluster ion beam sond, imaging två och tre tvådimensionell (2D och 3D) kemiska sammansättning är möjligt för en mängd olika material, alltifrån oorganiska och organiska flera lager strukturer till biomaterial, sensorer och enda biologiska celler.