多組分分子固體的化學分析構成材料學、 生物學及納米技術中的一個特別具有挑戰性的問題。最近的事態發展集群離子質譜法研究正在打開此欄位的新方向。使用此工具，精力充沛的主要離子束創建使用各種類型的分子離子創建許多不同的原子元件組成的彈丸。下一步，這梁 加速至 10 至 20 千電子伏特的動能，緊緊地集中到亞微米級探頭大小和定向到該示例的表面。為此能團簇射彈與目標進行交互，積極和消極的二次離子發出的從能量傳輸事件的一系列複雜的結果影響點附近。這些輔助離子提取到揭示 desorbed 物種的化學成分的質譜計。

這種品質的測定分佈稱為二次離子質譜法或 SIMS。這些離子化學 性質是炮彈的強烈依賴于類型和能量。純粹原子離子彈丸，二次離子強度低，而化學成分往往是不同的表面本身，限制分析的實用程式。如原子的群集彈丸增加，不過，二次離子數和可靠的化學資訊與質譜法相關聯的量大大增加。Microfocused 群集離子束探針成像的二維和三維 (2D 和 3D） 化學成分是可能出於多種不同的材料，從無機和有機的多層結構到生物材料、 感測器和單一生物細胞。