Characterization and structural aspects of fluorophosphate glasses

Abstract

Nine homologous series of fluorine phosphate and one series of pure phosphate glasses of laser glass types have been prepared and characterized by determining the linear and non-linear refractive values and dispersion, the glass transition temperature Tg, thermal expansion (TE), density ϱ, and anion mole volumina (MV). The results are discussed with respect to structural aspects. Apart from principal differences in the absolute properties and structure, an analogous behaviour is found for the cations in the fluorine phosphate glasses compared with pure phosphate glasses. The specific structural influence of the cations (Na+, Mg2+, Ba2+, Al3+, P5+, V5+) is generally larger than that of the fluoride ions at ratios F/O from 0,9 to 1,8, indicating that fluorine has not only network modifying but also remarkable network forming qualities. Neuf series homologues de verres de fluophosphate et une serie de verres de phosphate purs du type verre laser, ont ete preparees et definies par les valeurs lineaires et non lineaires de refraction et de dispersion, la temperature de transition vitreuse, la dilatation thermique, la masse volumique et les volumes des moles des anions. Les resultats sont discutes en tenant compte des aspects structuraux. Mises à part des differences importantes dans les proprietes et la structure, un comportement analogue des cations a ete observe dans les verres de fluophosphate et ceux de phosphate purs. L'influence de la structure propre à chaque cation (Na+, Mg2+, Ba2+, Al3+, P5+, V5+) est generalement plus grande que celle des ions fluorure pour F/O de 0,9 à 1,8, ce qui indique que le fluor n'est pas seulement un modificateur mais aussi un remarquable formateur de reseau. Neun homologe Reihen fluoridhaltiger und eine homologe Reihe fluoridfreier Phosphatgläser auf Laserglasbasis wurden präpariert und durch Bestimmung folgender Eigenschaften charakterisiert: linearer und nichthnearer Brechungsindex, Dispersion, Transformationstemperatur Tg, thermische Ausdehnung (TE), Dichte ρ und Anionen-Molvolumen (MV). Die Ergebnisse werden unter strukturellen Aspekten diskutiert. Abgesehen von grundsätzlichen Unterschieden der absoluten Eigenschaftswerte und Struktur, wird ein im Vergleich zu den reinen Phosphatgläsern ähnhches Verhaken der Kationen in den Fluorophosphatgläsern gefunden. Der spezifische strukturelle Einfluß der Kationen (Na+, Mg2+, Ba2+, Al3+, P5+, V5+) ist im allgemeinen größer als der der Fluoridionen im Bereich der untersuchten F/O-Verhältnisse von 0,9 bis 1,8, was einen deutlichen Hinweis darauf liefert, daß Fluor nicht nur netzwerkmodifizierende, sondern auch bemerkenswerte netzwerkbildende Eigenschaften besitzt.