O campo da modificação de materiais, através da implantação iônica, vem crescendo amplamente, impulsionado pelas aplicações tecnológicas na biologia, medicina, eletrônica, e outras áreas. Um dos aspectos relacionados ao entendimento desses novos materiais é a identificação e caracterização dos danos produzidos, após a irradiação. Nesse trabalho, foi proposto estudar as modificações microscópicas, após irradiação com feixe de íons de alta energia, em três diferentes polímeros: o policarbonato(Makrofol KG), com espessura de 8 µm; o polialil diglicol carbonato PADC (CR39), espessura 900 µm; e o nitrato de celulose (LR115), espessura 12µm. As amostras foram irradiadas com feixe de Au de 350 MeV no acelerador Cíclotron do Hahn-Meitner Institut (HMI) em Berlim. As amostras de Makrofol KG foram dispostas em superposição de 6 folhas posicionadas perpendicularmente à direção do feixe e foram irradiadas com fluências de 10^8, 10^9 e 10^11 íons/cm^2. As amostras de CR39 e LR115 foram irradiadas com fluência de 10^9 íons/cm^2, sem superposição das amostras. O estudo comparativo dos danos estruturais nas amostras, antes e após a irradiação, foi realizado através de técnicas analíticas como Espectroscopia de Absorção no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (XRD), Análise com Detecção de Recuo Elástico (ERDA), e Corrosão Química, para visualização e caracterização dos poros através do microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. A análise FTIR das amostras mostrou haver diminuição do número de ligações simples, em favor do aumento do número de ligações duplas e triplas, após irradiação das amostras. Além disso, observou-se que a intensidade dos danos observados aumenta com o poder de freamento médio dos íons de Au durante a penetração nas amostras. A análise XRD, por sua vez, permitiu verificar um decréscimo da cristalinidade do Makrofol KG irradiado, enquanto observou-se indicações de variação da densidade do CR39, após irradiação, e inexistência de variação no LR115. A metodologia proposta para análise das amostras através da técnica ERDA não se mostrou eficiente para determinar a variação no teor de H das mesmas após a irradiação, não sendo possível obter resultados conclusivos para as amostras. Na análise dos poros, após corrosão química, observou-se diferentes comportamentos. As amostras de CR39 apresentaram uma evolução de superfície porosa para superfície pontiaguda com o aumento do tempo de corrosão, e obteve-se o valor Va = 1,213 (17) µm/h para a velocidade de abertura do poros. Por outro lado, as diferentes folhas de Makrofol KG mantiveram a topografia porosa, sendo que a velocidade de abertura dos poros apresentou dependência com o poder de freamento dos íons na irradiação. Comparando amostras com valores semelhantes do poder de freamento, o resultado de Va obtido para o Makrofol é cerca de três vezes maior que o obtido para o CR39.

The research in the field of material modification with ion implantation has greately improved, stimulated by technological applications in biology, medicine, electronics and other related areas. One of the correlated aspects in understanding these new materials is the identification and characterization of the damage produced by ion beam irradiation. In this work, we propose to identify the microscopic modification in polymers, after their irradiation with a high energy beam. Three polymers have been used: polycarbonate foils (Makrofol KG), 8 µm thick; polyalyl diglycol carbonate PADC (CR39) 900 µm thick and cellulose nitrate(LR115) 12 µm thick. The samples were irradiated with 350 MeV Au beam from the Cyclotron accelerator at Hahn-Meitner Institut (HMI) in Berlin. The Makrofol samples were placed in a 6-foil stack positioned in normal direction relative to the incident beam, in order to stop the projectiles. The irradiations were performed with ion fluences of 10^8, 10^9 e 10^11 ions/cm^2. The CR39 and LR115 samples, thicker than the range, were irradiated with the fluency of 10^9 ions/cm^2. The investigation of structural damage in the samples, after irradiation, was performed through analytical techniques such as: Fourier Transform Infrared Absorption Spectroscopy (FTIR), X Ray Difraction (XRD), Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA), and Etching, followed by pore characterization using an optical and a scanning electron microscopes. The FTIR analysis of the samples showed a decrease in the number of simple bonds and an increase in the number of double and triple bonds, after irradiation. Moreover, it was observed that the damage intensity increases with the mean stopping power of Au. The XRD analysis allowed the observation of crystallinity decrease in Makrofol, and gave indications about a possible deviation in CR39 density, after sample irradiation, and no variation in LR115 samples. The methodology proposed using ERDA technique was not eficient to determine the H atoms teor in the polymers after irradiation, so, it was not possible to get conclusive results from the data. In the pore analysis, after etching, different behaviors were observed. The CR39 samples showed an evolution from a porous surface to a sharply peaked surface and a pore opening rate Va = 1,213 (17) µm/h was obtained. On the contrary, different Makrofol KG foils preserved the porous topography for different etching times. The pore opening rate showed dependence with ion stopping power in the irradiation. Comparing samples with similar values of stopping power, the result is that Makrofol Va is three times greater than the obtained to CR39.