Mößbaueruntersuchungen an Silicat- und Phosphatgläsern mit geringen Fe2O3-Zusätzen

Abstract

Mössbauer spectra of Fe3+ and Fe2+ ions in Silicate and phosphate glasses at room temperature do not show changes in type and width of lines, beginning at about 3 mole %, with increasing Fe203 contents. Whilst this is true for the Fe2+ ion spectra with up to 0.1 % Fe203, distinct changes occur in the Fe3+ spectra at these iron oxide contents in both silicate and phosphate glasses. The intensity decreases sharply whilst the line itself becomes up to twice as broad. There is also a broader background arising from incipient magnetic splitting. These broadening and background effects have been systematically investigated in a series of silicate and phosphate glasses of low Fe203 contents. Such glasses are paramagnetic down to the lowest temperatures. Deviations from zero magnetic field around the nucleus may be explained by a relaxation effect, the electron spin relaxation time being equal to or greater than the Larmor precession time of the 57Fe nucleus in its first excited state. A température ambiante, la nature et la largeur des raies des spectres Mössbauer des ions Fe3+ et Fe2+ introduits dans des verres siHcatés et phosphatés ne subissent aucune modification lorsque, partant de 3% molaires, on augmente les teneurs en Fe203. Cette constatation s'applique aux spectres correspondant aux ions Fe2+ pour des teneurs en Fe203 pouvant atteindre jusqu'à 0,1%. Pour les ions Fe3+, par contre, on voit apparaître, tant dans les verres silicates que phosphatés, des spectres dont l'intensité diminue fortement tandis que les largeurs de raies peuvent aller jusqu'à doubler. En outre, un fond large, dû à un début de dissociation magnétique, se superpose à cet effet. Ces effets d'élargissement et de fond sont étudiés systématiquement sur une série de verres sihcatés et phosphatés possédant des teneurs en Fe2O3 de plus en plus faibles. Les verres ainsi obtenus sont paramagnédques jusqu'aux températures les plus basses. Le champ magnétique au noyau, qui est différent de zéro pour un temps moyen, peut s'expliquer comme un effet de la relaxation, le temps de relaxation du spin électronique étant comparable ou supérieur au temps de précession de Larm.or du noyau Fe57 dans le premier état excité. Mößbauer-Spektren für in Silicat- und Phosphatgläser eingebaute Fe3+ - und Fe2+ -Ionen zeigen mit steigenden Fe2O3-Gehalten, beginnend bei etwa 3 Mol- %, bei Zimmertemperatur keinerlei Veränderung in der Art und Breite der Linien. Während dies für die den Fe2+ -Ionen zuzuordnenden Spektren auch bis zu Fe2O3-Gehalten von 0,1 % gilt, treten für die Fe3+ -Ionen sowohl bei Silicat- als auch bei Phosphatgläsern Spektren auf, deren Intensität stark zurückgeht, während die Linien selbst eine Verbreiterung bis zu einem Faktor 2 zeigen können. Zudem überlagert sich ein breiter Untergrund, der aus einer beginnenden magnetischen Aufspaltung resultiert. Verbreiterungseffekt und Untergrund werden an je einer Reihe Silicat- und Phosphatgläser mit geringer werdenden Fe2O3-Gehalten systematisch untersucht. Derartige Gläser sind selbst bis zu tiefsten Temperaturen paramagnetisch. Das im Zeitmittel von Null verschiedene Magnetfeld am Kernort kann als Relaxationseffekt dadurch erklärt werden, daß die Elektronenspinrelaxationszeit vergleichbar oder länger wird als die Larmorpräzessionszeit des 57Fe-Kerns im 1. angeregten Zustand.