La mission de service de la plateforme NanoSIMS est de fournir aux scientifiques de la communauté INSU une technique d’imagerie élémentaire et isotopique haute résolution et haute sensibilité. Elle est équipée d’un NanoSIMS 50 (CAMECA) installé en 2005 au Museum National d’Histoire Naturelle. Le NanoSIMS est un spectromètre de masse particulièrement adapté à la mesure in-situ d’isotopes majeurs ou traces dans des micro-échantillons ou à la mise en évidence de zonations élémentaires ou isotopiques à l’échelle micrométrique. Tout type d’échantillon solide plan et conducteur peut être étudié par NanoSIMS. Dans le cas d’échantillons isolants, la mesure est permise par une métallisation, classiquement à l’or ou au carbone. Il est ainsi possible de mesurer des sections polies, des lames minces, des sections transparentes aux electrons préparées par diverses méthodes (ultra-microtome, faisceaux d’ions focalisés, etc.) ainsi que des micro- ou nano-particules déposées sur un support plan et conducteur.

Le NanoSIMS est utilisé pour une grande gamme de thématiques scientifiques allant de la formation du système solaire à la microbiologie en passant par les sciences des matériaux. C’est le seul instrument permettant la mesure in situ des volatils et de leurs isotopes à l’échelle sub-μm dans les échantillons naturels et dans leurs analogues expérimentaux. Il est particulièrement adapté à la mesure d’éléments en traces à l’échelle μm à sub-μm ainsi qu’à la mesure de distributions isotopiques tels que des marquages en expérimentation et de ce fait est un instrument qui correspond parfaitement aux besoins de la communauté INSU. Parmi les services disponibles que seul le NanoSIMS peut fournir on peut noter la distribution des volatils (eau, CO₂, halogènes…) dans les inclusions vitreuses et les lacunes de cristallisation des minéraux magmatiques à haute résolution spatiale, la mesure de traces d’hydrogène dans les minéraux nominalement anhydres (NAMs) à l’échelle du μm ou encore la distribution de métabolites marqués en isotopes lourds (D, ¹³C, ¹⁵N, ¹⁸O, ³³S) dans des micro-organismes planctoniques pour comprendre les cycles bio-géochimiques dans l’océan ou dans les biominéralisations produites par ces micro-organismes.

L’étude des volatils dans les magmas est ainsi un thème central dans les projets conduits dans le cadre du service national de même que l’étude des signatures biologiques dans les roches anciennes. En effet, l’étude des premiers métabolismes biologiques sur Terre passe aujourd’hui par l’analyse isotopique à l’échelle des cellules. Enfin une des thématiques largement abordée par les utilisateurs du service national tout comme ceux de l’IMPMC est l’étude des anomalies isotopiques dans les matériaux extraterrestres et leurs analogues synthétisés en laboratoire. Ces anomalies isotopiques sont le plus souvent associées à des micro ou nanophases que seule une technique de spectrométrie de masse ayant une résolution spatiale sub-micrométrique permet d’identifier et de mesurer.