Phân tích hóa học của chất rắn phân tử multicomponent đặt ra một vấn đề đặc biệt là thử thách trong khoa học vật liệu, sinh học và công nghệ nano. Gần đây phát triển trong cluster ion mass spectrometry nghiên cứu đang mở phương hướng mới cho lĩnh vực này. Với công cụ này, một tia năng lượng chính ion được tạo ra bằng cách sử dụng các loại phân tử ion để tạo ra một phóng bao gồm nhiều thành phần khác nhau nguyên tử. Kế tiếp, tia này tăng tốc lên 10-20 keV của động năng, chặt chẽ tập trung vào một kích thước thăm dò submicrometer và hướng đến bề mặt của các mẫu. Như đạn pháo tràn đầy năng lượng cụm sao này tương tác với mục tiêu, tích cực và tiêu cực các ion thứ cấp được phát ra từ gần điểm tác động như là kết quả của một loạt phức tạp của năng lượng chuyển giao các sự kiện. Các ion thứ cấp được tách ra thành một spectrometer đại chúng để lộ thành phần hóa học của các loài desorbed. Phân phối

quyết tâm khối lượng này được gọi là phụ ion mass spectrometry hoặc SIMS. Hóa chất bản chất của các ion là mạnh mẽ phụ thuộc vào loại và năng lượng của đạn pháo. Cho nguyên tử thuần túy ion đạn, cường độ phụ ion là thấp, và thành phần hóa học thường là khác nhau từ đó trên bề mặt riêng của mình, hạn chế các tiện ích phân tích. Vì số lượng các nguyên tử trong cụm phóng tăng lên, tuy nhiên, số lượng các ion trung học và lượng đáng tin cậy thông tin hóa học liên quan đến khối lượng spectrometry tăng đáng kể. Với một microfocused cụm ion chùm, hình ảnh của thành hai và three dimensional (2D và 3D) phần hóa học có thể cho nhiều các vật liệu khác nhau vô cơ và hữu cơ cấu trúc sản-biomaterials, bộ cảm biến và các tế bào sinh học duy nhất.