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离子束技术的发展使得它在许多新的领域有所应用，例如材料表面改性、制造光子晶体、生长纳米线和制备光波导结构。在这些领域中，具有高能量沉积密度的团簇离子有它独特的优势。此外，在与物质相互作用过程中，团簇离子在材料表面和内部表现出了非线性效应。但目前对团簇离子的研究还处在一个实验数据积累阶段。在高能区，尚没有一个完善的理论解释和描述团簇离子与物质相互作用的行为。
团簇离子进入到聚合物表面时可能发生碎裂，团簇离子的各碎片原子一起进入聚合物内部，并多原子同时与靶原子进行相互作用。此时，它们几乎是在同一离子径迹上，这就是导致在材料内部造成很高能量沉积密度的原因。此后各原子不再相关，它们的行为就和单原子离子一样了。各原子相关的区域通常称为“团簇区域”。
本论文通过MeV团簇离子及单原子离子辐照聚碳酸酯薄膜，在材料中造成损伤。用光吸收谱数据，对团簇离子及单原子离子的有效损伤截面进行了定量计算和分析，得到团簇离子的有效损伤截面大于单原子离子的有效损伤截面，并且其数值是非线性增加的。对于单原子离子，由于核能损对损伤也有贡献，在入射离子的速度和原子序数与原子量之比相同的情况下，使得损伤截面增加。
通过对辐照前后聚碳酸酯薄膜在可见光部分吸光度的分析，推导出了单个离子在单位长度上产生的发色体数目。随着团簇中原子个数的增加，发色体数目非线性增加。而对于单原子离子，随着原子量的增加，发色体数目也是增加的。入射离子与聚碳酸酯中原子相互碰撞，使得靶中的电子电离和激发，导致C-O-C键和C=O键的断裂，并形成-OH羟基。由于气体原子大量溅出，使得样品中碳富集，形成了大量缺陷。通过缺陷数目与能损之间的关系，计算出团簇离子的平均电子能损，并讨论了C2+团簇离子在团簇区域的平均电子能损，其结果大于2个C1+离子产生的电子能损。
通过FTIR-ATR测量手段分析C3+团簇离子及C1+离子辐照聚碳酸酯，对C=O键的损伤截面。根据红外光波数入射深度的关系，我们得出1774nm-1波数所对应的红外光入射深度在团簇区域内。可以通过讨论C=O键的损伤，来讨论团簇离子作为一个整体所导致损伤。结果表明，C3+团簇离子在团簇区域的损伤截面大于C1+离子的损伤截面。