Glas I – Grundlagen U niv er stä dS al SS 2008 Lehrstuhl ... I - 2008.pdf · Glas I – Grundlagen U niv er stä dS al SS 2008 Lehrstuhl Pulvertechnologie 2 Radiale Elektronenverteilung

Glas I – Grundlagen Universität des Saarlandes SS 2008 Lehrstuhl Pulvertechnologie

1

Verbreitung der Glasmacherkunst Geografie der Glasverbreitung

Karte Glasverbreitung (Glas I - allgemein)

Glasstruktur

Temperatur

Volu

men

T Tg s

Kristall

Glas

unterk

ühlte

Schm

elzeSch

mel

ze

Festkörper viskose Schmelze

eingefroreneFlüssigkeit Tg

Ts

Transformations-temperatur(-bereich)

Schmelz-temperatur

Glasvolumen-Ts-Tg (Glas I-allgemein)

Ta W Re O s Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi P o At RnHfLaBaC s

Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te XeZrYSrRb

V Cr Mn Fe C o Ni Cu Zn Ga Ge A s Se Br KrTiScC aK

Al Si P S Cl ArMgNa

B C N O F NeLi

HeH

V A VIAVIIA VIII IB IIB IIIB IVB V B VIB VIIB 0IVAIIIAIIAIA

A cRaFr

C e Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb D y Ho Er Tm Yb LuLa

Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No LwA c

Lanthaniden

Actiniden

Periodensystem der Elemente

radioaktiv

toxisch

sehr teuer

bedenklich

kein Glasbildner GlasbildnerPeriodensysten Glaskomponenten (Vorlesung Glas I)

J

Be


2

Radiale Elektronenverteilung von SiO2

SiO2 Elektronendichte (Glas I-Struktur)

Struktur Quarz/SiO2-Glas (Glas I-Struktur)

Glasstruktur mit Netzwerkwandlern

Netzwerk-wandler

Si

nicht brücken-bildenderSauerstoff(NBO)

brücken-bildenderSauerstoff(BO)

Struktur Netzwerkwandler (Glas I - Struktur)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

400 600 800 1000 1200 1400

Re

fle

xio

n [

%]

Wellenlänge [cm-1]R-Kieselglas (Glas I-Struktur)(VS75)

Reflexionsspektrum von Kieselglas

Si-O antisymm.

Streck-schwingung

Si-O symmetrische

Streck-schwingung

Si-O Biege-

schwingung

Schwingungen AB4-Molekül (Glas I - Struktur)

Eigenschwingungen eines AB -Moleküls4

Faktorgruppenanalyse verschiedener SiO2-Modifikationen ___________________________________________ Kristall Raum- Dichte Darstellung gruppe ___________________________________________ α-Quarz D3

4 2,65 Γ = 4A1 (R) + 4A2 (IR) + 8E (R,IR) β-Quarz D6

4 2,60 Γ = 4A1 (R) + 2A2 (IR) + 2B2 + 3B1 + 4E1 (R,IR) + 4E2(R) α-Crist. D4

4 2,33 Γ = 4A1 (R) + 4A2 (IR) + 5B1 (R) + 4B2 (R) + 8E(R) β-Crist. Oh

7 2,21 Γ = A2u + Eu + 2F1u (IR) + + 2F2g (R) + 2F2u

0 200 400 600 800 1000 1200

Wellenzahl (cm-1)

-Quarz

ß-Quarz

-Cristobalit

ß-Cristobalit

Kieselglas

(SiO4)2--Molekül E F

2A

1F

1

A1

A1

A1

A1

A2

A2

A2

A2

EEEEEEEE

!

!


3

Kristall

Glas

Gel

optischePhononenBrillouin

BrillouinBosonen-peak

Teilchen-peak

akustischerBereich Teilchen-

peak

Molekül-Mode

oberer Potenz-gesetz Bereich

Wellenzahl [cm ]-1

Ram

an Inte

nsität

La

se

r L

inie

PhononenZustands-dichte

Raman Kristall-Glas-Gel (Vorlesung Glas III)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

05001000

Raman 606peak-Hera/Syn/SQ300 (Vorlesung Glas I-Struktur)

HERASIL

SYNSIL

SQ300 Rohr

Ra

ma

n I

nte

nsitä

t (w

illkü

rl.

Ein

he

ite

n)

Wellenzahl [1/cm]

1064 nm-Anregung

Kieselglas: FT-NIR-Raman Spektren 180° Rückstreuung, unpolarisiert

606 cm-1 peak Fläche2,061,862,4

606

cm-1

Optische Charakterisierung von Glasfehlern Raman-Spektroskopie Mittelordnungs-Effekte: Raman Defektbande D1 (495 cm-1)

und D2 (606 cm-1)

D Dreifachring D Vierfachring2 1

Silizium Sauerstoff

130.5°160.5°

109,5° 606 cm-1 Fläche unter Bande ⇔ fiktive Temperatur IR-Absorption Si-OH 3650 cm-1 Si-H 2250 cm-1 UV-Absorption ≡Si· Si≡ + e- 210 nm (5.8 ev) E´-Zentrum ≡Si· ·Si≡ 240 nm (5 eV) neutrale Sauerstoff Leerstelle

We

llen

zah

l [cm

]

-1

Pyrosilikat

kettenförmigeEinheiten

plattenförmigeEinheiten

[SiO ] - Momomer4

-4

Anzahl nichtbrückenbildenderSauerstoffatome

Änderung der IR-Absorptionsbanden von Si - O bei strukturellen Veränderungen

Si - Streckmoden (Vorlesung Glas III)

aus: H. Eckert, Prog. Nucl. Mag. Resonance Spectrosc. Vol 24, Part 3 (1992) 160-278NMR SiO2 (Glas I-Struktur)

NMR-Spektroskopie an Kieselglas

Spektrum Struktur Bezeichnung

NMR-Spektroskopie an Silikaten

Q

Q3

4

0 -100 -200 ppm

K Si O �Glas4 125

Na Si O Glas2 3

-50 -70-60 -80 -90 ppm

Q

Q

Q2

31

NMR Messung Silikate (Glas I - Struktur)


4


5

[BeF ]-Tetraeder4

[AsS ]-Plandreieck [AsS ]-Tetraeder53

Räumliche Vernetzung von Grundbauelementen von Gläsern

Glasstruktur BeF2, AsSx (Glas I - Nichtsilikatglas)

Strukturmodell für K O - Ta O bzw. K O - Nb O - Glas52 222 5

Struktur K2O-Nb/Ta2O5-Glas (Glas I - Nichtsilikat)

K

Ta

Nb

O

+

5+

5+

2-

Bi O

CdO PbO

95 %Glas

50 - 95 %Glas

keineGlasbildung

2 3

Glasbildung im System Tl O - CdO - PbO - Bi O - (25 %Tl O)2 2 3 2

Glasbildung Tl2O-Cd-PbO-Bi2O3 (Glas I - Nichtsilikat)

aus: W.H. Dumbaugh,.. J. Am. Ceram. Soc. 75(1992)15

Herstellung von metallischen Gläsern

Splat-cooling

HF-Spule

geschmolzener Tropfen

gekühlte Platten

Bandziehverfahren

HF-SpuleGas

rotierende, gekühlteTrommel

Glasmetallband

geschmolzenes Metall

Herstellung Glasmetall (Glas I -Nichtsilikat)


6

0

5

10

15

20

0 5 10 15 20 25 30

Ke

imb

ildu

ng

,K

rista

llisa

tio

nsra

te

TemperaturTammann-Kurve (Glas I - Entmischung-Kristallisation)

Keim-bildung

Kristall-wachstum

Tg

Sinterbereich

!T großhochrein

Prozeßlücke

Ts

Schmelze

Binäres System Na O - SiO

a) Glasigkeit G, experimentell ( ), berechnet ( )b) Phasendiagramm

22

Glasigkeit Na2O-SiO2 (Glas I - Entmischung)

Entmischung des Glases

TEM- Aufnahmen von sehr dünnen Glaskanten von tyndalleffektfreien Gläsern. Links: Li-Silikatglas (28,6 Mol-% Li2O, 71,4 Mol-% SiO2), rechts: Na-Boratglas (16 Mol-% Na2O, 84 Mol-% B2O3)

aus: Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 110

Entmischungen in verschiedenen Gläsern Links oben: REM Chalkogenidglas 65,7 Mol-% Se, 22,5 Mol-% Ge, 10,0 Mol-% Pb) Rechts oben: TEM Telluritglas 37,2 Mol-% TeO2, 42 Mol-% B2O3, 20,8 Mol-% K2O Links unten: TEM Na-Silikatglas 18,0 Mol-% Na2O, 82,0 Mol-% SiO2 Rechts unten: Dsgl, nur 3 Mol-% der Sauerstoffionen durch Fluorionen ersetzt aus: Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 113

TEM Bariumborosilikatglas (Abdruckpräparat) mit 6 Mikroglasphase aus: Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 129

REM-EDX Aufnahme eines Ba-Borosilikatglases mit 1,89 Mol-%NiO. Links: Ba(Lα)-Linie, rechts: Ni(Kα)-Linie aus Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 136


7

Entmischung eines Na-Borosilikatglases mit einer Zusammensetzung am Rande (links, nach Temperung) und in der Mitte(rechts) des Entmischungsbereiches. Aus: Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 165

10 20 30 40 50 60 70 80 90

90 8

0 7

0 6

0 50 4

0 3

0 2

0 1

0 90 8

0 7

0 6

0 5

0 4

0 3

0 2

0 1

0

B O

Na O

SiO32 2

2

Vycor-Gläser

Pyrex-Gläser

Ternäres Na O - B O - SiO Glassystem

System Na2O-B2O3-SiO2 (Glas I - Entmischung)

2 2 3 2

Entmischung eines Na-Borosilikatglasesvom Vycor-Typ. Links: TEM-Aufnahme mit Na-reicher Tröpchenphase Rechts: Ausgelaugtes Glas, Gerüst aus SiO2 Aus: Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 140 + 167

Destillationskolben aus Pyrex-Glas. Erhöhte Korosion durch Entmischung Aus: Vogel, Glaschemie, Springer-Verlag 1992, S. 17


8

Kristallisation des Glases Kristalle im Glas

Cristobalit im Silikatglas (V=300-fach)

Dendrit im Beryliumfluoridglas (V=250-fach)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Kalk-Natron-Glas

Borosilikatglas

Kieselglas

Temperatur [°C]

Wa

ch

stu

msra

te [

µm

/h]

Kristallisation Gläser (Glas I - Kristallisation)

Kalk-Natron- Glas: 76 % SiO2, 16 % Na

2O, 8 % CaO

Borosilikatglas: 75 % SiO2, 7.5 %B

2O

3, 5.5 % Al

2O

3, 1 % CaO, 4 % BaO, 7 % Na

2O

SinterbereichSinter-bereich

Kristallisationsgeschwindigkeit Gläser


9

Viskosität des Glases

hohe Viskositäten1013 bis 109 dPa·s

mittlere Viskositäten109 bis 105 dPa·s

niedrige Viskositäten105 bis 102 dPa·s

Balkenbiegung Torsion Rotation

Fadenziehen Parallele Platten Kugelfall

Kugelziehen Kugel-Penetration

Messbereiche Viskosität

Balkenbiegeviskosimeter

d f

d t

L · F

144 · I · !=

3

c

s

df/dt DurchbiegegeschwindigkeitLs StützweiteIc Flächenmoment 2. Grades der Probe! Viskosität

MeßverstärkerDurchbiegung

Meßgewicht

Thermo-elementOfen

Ofen

Probe ThermoelementProbe

Balkenbiegeviskosimeter (Glas I - Viskosität)

Probenhalterung

Probe

Ofen

Thermoelement Probe

Kompensations-Gewicht

Meßgewicht

Meßverstärker

Thermoelement Ofen

Kern des Meßverstärkers

Fadenziehviskosimeter

dL/dt Sinkgeschwindigkeit des FadensV Volumen der ProbeF ZiehkraftL Fadenlänge! Viskosität

d L

d t

F · L

3 · ! · V=

2

Fadenziehviskosimeter (Glas I - Viskosität)


10

Meßkopf

Rotor

Meßtiegel Halterung

Ofen

Thermoelement Probe

Thermoelement Ofen

Rotationsviskosimeter

! = f ·M

n

! Viskosität

M Drehmoment

n Drehzahl

f Fließfeldkoeffizient

(abhängig vom Meßsystem)Rotationsviskosimeter (Glas I - Viskosität)

2

4

6

8

10

12

14

500 1000 1500

Viskositätsmessung an Duranmit verschiedenen Verfahren

Faserziehmethode

Torsionsmethode

Rotationemethode

VFT-Kurve

log

Vis

ko

sitä

t [d

Pa

·s]

Temperatur [°C]Viskosität Duran Farbe (Vorlesung Glas I - Viskosität)

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1000 1200 1400 1600 1800 2000

Herasil

VFT-Gleichung

Vis

kosi

tät

[dP

a·s]

Temperatur (°C)

Torsion

Balken-biegung

Viskos. Herasil Balken+Torsion (Glas I - Viskosität)

2

4

6

8

10

12

14

0 500 1000 1500 2000

Kalk-NatronglasBorosilikatglas

AlumosilikatglasKieselglas (Herasil)

log

Vis

ko

sitä

t [d

Pa

·s]

Temperatur [°C]Viskosität tech. Gläser (Vorlesung Glas I - Viskosität)

Viskosität technischer Gläser

Torsionsviskosimeter

Torsionsviskosimeter ( Glas I - Viskosität)

M = p • D4 • ! • "

32 • L

M = DrehmomentD = ProbendurchmesserL = Probenlänge! = Winkelgeschwindigkeit" = Viskosität

Motor

Pyrometer

GraphitofenT(max) £ 2200 !C

Probe

Halterung (fest)

Drehmomentmeßgerät

Glasstab

Glasstab


11

Verarbeitung des Glases

Transformation

Benutzung-temperatur

PressenZiehenBlasen

Läuternflüssig

vis

ko

sF

estk

örp

er

Abkühlen

Schmelze

Verarbeitung

Tempern

ExtrusionVerarb. v. Lampe

Sinterung vonNanopartikeln

Prozeßschritt Bereich

Verarbeitungsbereich (Glasdaten-allgem.)

0

5

10

15

20

0500100015002000

Kalk-Natronglas

Borosilikatglas

Alumosilikatglas

Kieselglas (Herasil)

log

Vis

ko

sitä

t [d

Pa

·s]

Temperatur [°C]

Arbeitsbereiche von technischen Gläsern

Arbeitsbereiche techn. Gläser (Glas I - Glasherstellung) Aufbau Glaswanne

Lä ngs schn itt Wan ne (Glas II - Glaswa nn e) Längsschnitt Wanne

Län gssch nitt Wa nne (Gla s II - Glas wan ne)

Querschnitt Wanne

Aufbau Glaswanne (Glas II- Glaswanne)

Blick in die kalte Wanne

Werkzeuge Handverarbeitung


12

gewünschte Tropfenformen

1 2 3 4 5 1 Preßverfahren

2+3 Preß-/Blasverfahren

4 + 5 Blas-/Blasverfahren

Stempel

Rohr

Glasschmelze

Speiseröffnung

Messer

Glas-tropfen

Speiserrinne

Arbeitszyklus Speiser (Glas II - Hohlglasherstellung)

Arbeitszyklus Speiser

Tropfeneinfall Einblasen 1. Formblasen

Umsetzen der Vorform

Erwärmung 2. Formblasen Entnahme

Blas-Blas Verfahren

Blas-Blas Verfahren (Glas II - Hohlglasherstellung)

Danner Verfahren

rotierendePfeife

Preß-luft

Speiser Rinne

Abzug Rohr

Staudruck

schmelzflüssiges Glas

Ansicht

Längsschnitt

Danner verfahren (Glas II - Rohrherstellung)

Fourcault Verfahren (Belgien 1904)

Transport-walzen

ZugrichtungGlasband

Ziehdüse

Glas-schmelze

Fourcault Verfahren (Glas II - Flachglas)


13

Floatglasverfahren (Pilkington 1959)

Glasschmelze Heizelemente

Lippenstein flüssigesZinnbad Wanne aus

Feuerfestmaterial

Glasband

~ 1000 °C ~ 600 °C

reduzierendeAtmosphäre

Abhebe-walze

Längsschnitt

DraufsichtToproller (dicker) Breite 3,5 m

Toproller (dünner)Floatglasverfahren (Glas II - Flachglas) Mechnische Eigenschaften Glas

101

102

103

104

Zu

gfe

stig

ke

it [

MP

a]

MetalleNichtmetallischanorganische

Werkstoffe

OrganischeWerkstoffe

Verbund-werkstoffe

Ti-Legierung

Stahl ferrit., TiCFK

Vergleich Zugfestigkeit (Werkstoffkunde)

Höchstleg.Stähle

W

Al-Legierung

Guß-Fe

Mg-LegierungAu, Pt

Zn

Pb

Sn

Granit

Basalt

Steatit

Stahlbeton

Cermets

GFK

Harnstoff-harz, PE

PTFE

PA,PMMAPS,PVC,

PI, PET

Aramid-fasern

(Kevlar)

Glas-fasern

C-Fasern

SiC-Fasern

Glas-

scheibe

Glas-

flasche


14

10-2

10-1

100

101

102

103

Ela

stiz

itäts

mod

ul

[GP

a]Metalle

Nichtmetallischanorganische

Werkstoffe


Verbund-werkstoffe

Ti-LegierungStahl ferrit.,Ni CFK

Vergleich Elatizitätsmodul (Vorlesung Glas I - mech. Eigenschaften)

MoCr

Sn, Mg

Granit

Steatit

Cermets

GFK

PTFE

PI,PET,PSPVC,PC

OsW

Au

Pb

Zement

Graphit

DiamantWC,SiC

Al2O

3, TiC

MgO

Holz II FaserMelamin-

harz

PE

Silicon-kaut-schuk

Holz Faser!

Hartmetall

Sperr-holz

mechanische Beanspruchungen

10-1

100

101

102

Bru

ch

zä

hig

ke

it K

c [M

N/m

3/2

]


Werkstoffe


Verbund-werkstoffe

Ti-Legierung

CFK

Vergleich Bruchzähigkeit (Vorlesung Glas I - mech. Eigenschaften)

Al-Legierung

Guß-Fe

Granit

Steatit

Stahlbeton

Cermets

GFK

Polyester

Epoxidharz

PA, PP

PE, PC, PSPMMA

Reinmetalle(z.B. Al,Cu,Ni)

Rotorstahl

Stähle

SiC, MgO

Si3N

4, Al

2O

3

Glas

Zement

Holz Faser!

Holz II Faser

Bruchmechanik: Hauptbeanspruchungsfälle bei der Rißausbreitung

Bruchmechanik (Vorlesung Werkstoffkunde)

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

0 50 100 150 200 250 300 350

A0: ln ln (1/1-F) = -6,1 + 0,025 · !Biege

A1: ln ln (1/1-F) = -6,3 + 0,130 · !Biege

A2: ln ln (1/1-F) = -9,0 + 0,140 · !Biege

A3: ln ln (1/1-F) = -10,0 + 0,060 · !Biege

B1: ln ln (1/1-F) = -13,0 + 0,042 · !Biege

B2: ln ln (1/1-F) = -7,5 + 0,027 · !Biege

ln ln

(1/

1-F)

Biegefestigkeit (!Biege

) [MPa]

B 2

B 1

A 3

A 2

A 1 A 0

A0: unbehandelt A1: Oberfläche grob beschädigt (P 80), unbeschichtet, thermisch unbehandelt A2: Oberfläche fein beschädigt (P 180), unbeschichtet, thermisch unbehandelt A3: Oberfläche fein beschädigt (P 180), unbeschichtet, thermisch behandelt B1: Oberfläche fein beschädigt (P 180), beschichtet (ca. 20 µm), thermisch behandelt B2: Oberfläche nicht beschädigt, beschichtet (ca. 20 µm), thermisch behandelt


15

Bruchspiegel Glas

Abhängigkeit Festigkeit von Zusammen-setzung des Glases

Versprödung Kunststoff

Spannungsdoppelbrechung

Härtemessung


16

Thermische Ausdehnung von Glas

10-1

100

101

102

the

rmis

ch

er

Au

sd

eh

nu

ng

sko

eff

izie

nt

[ 1

0-6/K

]


Werkstoffe


Verbund-werkstoffe

Vergleich therm. Ausdehnkoeff. (Vorlesung Glas I - mech. Eigenschaften)

PE, PPPolyesterPA, PVC

PS, PMMA

Melaminharz

PC, PI

Holz Faser

Holz II Faser

!Zn, Pb, Al, Mg

Cu, Co, NiStahl austenit.

Stahl ferrit.

W, Mo

Ta, Cr, Nb

Ti, Pt

GFK

CermetsHartmetall

MgO

Glaskeramik

Kieselglas

Diamant

Steatit

Al2O

3, Glas

SiC,Porzellan

Si3N

4

Si, B-S-Glas

Phosphat-glas

0 5 10 15 20 25 30 350

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Metalle

Keramik

Glas

thermischer Ausdehnungskoeffizient [10-6 /K]

Ts , T g

[°

C]

Ts,Tg - Ausdehnung (Glas I-therm. Eigenschaften)

Oberflächenspannung von Glas


17

Chemische Eigenschaften

Beständigkeit Glas nach DIN

Diffusion

Kunststoffflasche nach 10 Jahren ohne Entnahme Wärmeleitung

10-1

100

101

102

Wär

mel

eitfä

higk

eit

bei 2

0 °C

[W

/m·K

]


Werkstoffe


Verbund-werkstoffe

Ti-Legierung

Stahl ferrit.,Ni

Vergleich Wärmeleitung (Vorlesung Glas I - therm. Eigenschaften)

Al

Zn,Cr,Ni

Cermets

GFK

CuAu

Pb

Diamant

SiC

PE,PIPA,PTFE

PCPolyester

PVC,PMMASpanplatte

Hartmetall

Pt, Sn

Stahl austenit.

Al2O

3

TiC, ZrC

WC

Si3N

4

PorzellanGlas

MarmorSandstein

AlN

ZrO2 (stab.)

ZrO2

BeO


18

0

0,05

0,1

0,15

0 100 200 300 400 500 600

Glasfaser

Keramikfaser

ruhende Luft

Wacker WDS

Wä

rme

leitfä

hig

ke

it [

W/m

·K]

Temperatur [°C]Wärmeleitfähigkeit (Glas I - therm. Eigenschaften)

Elektrische Leitfähigkeit

10-8

10-6

10-4

10-2

100

102

104

106

108

1010

1012

1014

1016

spez

ifisc

her

elek

tris

cher

Wid

erst

and

bei 2

0 °C

[

m

]!


Werkstoffe


Verbund-werkstoffe

Al, Au, Cu

Pt, Ni, Zn, Co

Ti-LegierungStahl

Graphit

Cermets

GFK

KieselglasDiamant

GlasMullit

Schamotte

Silikat-stein

PTFEPP, PE

PSEpoxidharz

PC, PIPVCPA

PolyesterPhenolharz

Melamin-harz

Vergleich elektr. Widerstand (Vorlesung Glas I- therm./elektr. Eigenschaften)

Polypyrrol

Silizium(reinst)

Silizium(dot.)

SiC

TiN, TiC, WCTiB

2, MoSi

2


19

Spez. elektr. Widerstand Gläser 1: Kieselglas 2: Kalk-Natronglas 3: AsSeTe-Glas 4: Silikatglasglas mit 18-Mol-% Fe2O4+MnO 5. Vavadiumphosphatglas 6: Boroatglas mit 45-Mol-% Fe2O4+MnO

Optische Eigenschaften

Frequenzbereiche

Dielektrische Funktionen

log Frequenz

Mikrowellen Infrarot Ultraviolett

Die

lekt

risch

e F

unkt

ione

n

Gitterschwingungen elektronischeAnregungen

!!

!ov

!op

!1

!2

˜ ! = !1 + !2

DebyeRelaxation

DK-Funktionen (Glas I - opt. Eigenschaften)

Dielektrische Funktion Abbe-Diagramm


20

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80

Rs, n=1,5

Rp, n=1,5

Rs, n=2,0

Rp, n=2,0

Rs, n=2,5

Rp, n=2,5

Ref

lexi

on

Einfallswinkel [Grad]

Reflexion bei schräger Inzidenz (Fresnel-Gleichungen)

Reflexe Fresnelformel (Glas I -opt. Eigenschaften)

1,45

1,5

1,55

1,6

1,65

1,7

1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Bariumglas

Silikatglas

Boratglas

Dichte [g/mL]

Bre

ch

un

gsin

de

x n

D

nach: Y. Tang et al., J. Non-Cryst. Sol 189 (1995)251-257

Na/Ba-Boro-/Silikatgläser

Na/Ba-Boro-/Silikatgläser (Glas I - opt. Eigenschaften)

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1

Re

fle

xio

n

BrechungsindexReflexion = f(n) (Glas I - opt. Eigenschaften)

Reflexion an einer Grenzfläche Luft-Glas

Abbe-Refraktometer

Refraktometer nach Jelly


21

Fouriertransformationsspektroskopie

Prinzip der Fouriertransformation

Prinzip Fouriertransformation (Vorlesung Glas III)

Prinzip der InterferometriePrinzip Interferometrie (Vorlesung Glas III)


22

Interferometer

LaserNetzteil

Detektor

Probenraum

Positions-detektor

Strahlungs-quelle

Externer Strahl(optional)

Klappspiegel

Strahlteiler

Strahlengang FTIR-Spektrometer

Strahlengang Interferometer (Vorlesung Glas III)

Elektronik

Einfluß von der Teilchenform auf die Absorptionsbanden

Teilchenform-Absorptionsbanden (Vorlesung Glas III)

Glasfärbung

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800 900

5 % V5+

5 % V3+

Tra

nsm

issio

n [

%]

Spektren SiO2-V3+/5+ (Glas I - opt. Eigenschaften)VS267-24/267-23

Wellenlänge [nm]

Vanadiumoxid-dotiertes Kieselglas


23

0

20

40

60

80

100

190 290 390 490 590 690 790 890

Co2+

Co3+

Tra

nsm

issio

n [

%]

Spektren SiO2-Co2+/3+ (Glas I - opt. Eigenschaften)VS259-15/-16

Wellenlänge [nm]

Kobaltoxid-dotiertes Kieselglas

Goldrubinglas


24

Anlauffärbung TEM-Aufnahme von Glas mit CdSe-Mikrokristalliten

106

107

108

109

1010

1011

1012

1013

1014

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

5500 K3000 K2000 K1000 K600 K300 K

Str

ah

lun

gsle

istu

ng

[1

011W

/m3·s

r]

Wellenlänge [nm]

Emission eines schwarzen Strahlers

Emission schwarzer Strahler (Glas I-opt. Eigenschaften)

0

10

20

30

40

50

60

70

500 550 600 650 700 750 800

Sm 2+

Sm 3+

Flu

ore

sze

nzsig

na

l (w

illkü

rlic

he

Ein

he

ite

n)

Wellenlänge [nm]

Fluoreszenz von Sm-dotiertem Kieselglas (420 nm Anregung)

Fluoreszenz SiO2:Sm (Glas I -opt. Eigenschaften)

0

20

40

60

80

100

190 290 390 490 590 690 790 890

Infrasil 1Infrasil 1,

bestrahlt mit 4,2 kR

Tra

nsm

issio

n [

%]

Röntgenbestrahlung Infrasil (Glas I - opt. Eigenschaften)

Wellenlänge [nm]

Strahlenschädigung von Kieselglas

„Smart window“

Ende

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Glas I – Grundlagen U niv er stä dS al SS 2008 Lehrstuhl ... I - 2008.pdf · Glas I – Grundlagen U niv er stä dS al SS 2008 Lehrstuhl Pulvertechnologie 2 Radiale Elektronenverteilung