L'analyse chimique des solides moléculaires complexes qui pose un problème particulièrement difficile aux sciences des matériaux, la biologie et la nanotechnologie. Développements recents dans la recherche de spectrométrie de masse à ions cluster ouvrent de nouvelles orientations pour ce champ. Avec cet outil, un faisceau d'ions primaires énergique est créé à l'aide de divers types d'ions moléculaires pour créer un projectile composé de différents éléments atomiques. Ensuite, ce faisceau est accéléré à 10 à 20 keV d'énergie cinétique, fortement concentré à une taille de sonde de cours et réalisé à la surface de l'échantillon. Que ce projectile énergique cluster interagit avec la cible, positives et négatives des ions secondaires sont émises de près du point d'impacte d'une série complexe d'événements de transfert énergétique. Ces ions secondaires sont extraits dans un spectromètre de masse pour révéler la composition chimique de l'espèce désorbé.

La détermination de cette distribution est appelée spectrométrie de masse à ions secondaires ou SIMS. Nature de la chimie de ces ions est fortement dépendante sur le type et l'énergie du projectile. Pour des projectiles d'ion purement atomiques, l'intensité des ions secondaires est faible, et la composition chimique est souvent différente de celle de la surface elle-même, limitant l'utilitaire d'analyse. Lorsqu'on augmente le nombre d'atomes dans le projectile de la grappe, cependant, le nombre d'ions secondaires et la quantité d'information chimique fiable associée à la spectrométrie de masse vont augmenter considérablement. Avec une sonde à faisceau microfocus cluster d' ions,l' imagerie des deux et trois dimensions (2D et 3D) composition chimique est possible pour une grande variété de matériaux, allant des structures multicouches organiques et inorganiques pour les biomatériaux, capteurs et cellules biologiques uniques.