多组分分子固体的化学分析构成材料学、 生物学及纳米技术中的一个特别具有挑战性的问题。最近的事态发展集群离子质谱法研究正在打开此字段的新方向。使用此工具，精力充沛的主要离子束创建使用各种类型的分子离子创建许多不同的原子组件组成的弹丸。下一步，这梁 加速至 10 至 20 千电子伏特的动能，紧紧地集中到亚微米级探头大小和定向到该示例的表面。为此能团簇射弹与目标进行交互，积极和消极的二次离子发出的从能量传输事件的一系列复杂的结果影响点附近。这些辅助离子提取到揭示 desorbed 物种的化学成分的质谱计。

这种质量的测定分布称为二次离子质谱法或 SIMS。这些离子化学 性质是炮弹的强烈依赖于类型和能量。纯粹原子离子弹丸，二次离子强度低，而化学成分往往是不同的表面本身，限制分析的实用程序。如原子的群集弹丸增加，不过，二次离子数和可靠的化学信息与质谱法相关联的量大大增加。Microfocused 群集离子束探针成像的二维和三维 (2D 和 3D） 化学成分是可能出于多种不同的材料，从无机和有机的多层结构到生物材料、 传感器和单一生物细胞。