Natrium-Tracerdiffusion in wasserarmem synthetischem Kieselglas

Abstract

An dem wasserarmen synthetischen Kieselglas Suprasil W (Na-Gehalt 0,55 ppm) wurde zwischen 240 und 965 °C die 22Na-Diffusion gemessen. Das Arrhenius-Diagramm des erhaltenen Diffusionskoeffizienten läßt sich nur durch eine gekrümmte Funktion darstellen. Der Mechanismus der Na-Diffusion kann, wie bei dem ebenfalls wasserarmen (aus Quarz hergestellten, 8,1 ppm Na enthaltenden) Infrasil, in einem Austausch 22Na+ aus dem Tracer gegen 23Na+ aus dem Glas gesehen werden, während bei dem stark wasserhaltigen synthetischen Suprasil I (0,14 ppm Na) möglicherweise auch eine Wechselwirkung mit H+ -Ionen auftritt. Bei Suprasil W und Suprasil I, nicht aber bei Infrasil, tritt bei allen Temperaturen neben dem durch einen eindeutigen Diffusionskoeffizienten beschreibbaren Volumeneffekt ein Steilabfall der Aktivität in oberflächennahen Schichten < 10 bis 20 µm auf. Dieser Oberflächeneffekt wird nach einem Vergleich der Absolutkonzentrationen zwischen 22Na-Tracer und Na in den Gläsern als Folge einer Verletzung der Anfangsbedingung einer „momentanen Quelle" diskutiert.