Власова К.В.
Макаров А.И.
Андреев Н.Ф.
 Статья на сайте eLibrary

Показано, что обнаруженная нами в процессе проведённых ранее исследований сверхчистых синтетических кварцевых стёкол и синтетического кварцевого кристалла сильная пространственная неоднородность коэффициента поглощения (изменение от максимальной к минимальной величине более 50 раз на пространственном масштабе порядка 200-300 мкм) на длине волны 1 070 нм может быть связана с неоднородным пространственным распределением окислительно-восстановительного состояния следов железа. С помощью экспериментальных данных о поглощении металлических примесей в исследованных стёклах приводится расчёт концентрации ионов железа, которая составляет величину порядка единиц частей на миллиард (parts per billion, ppb). Это в разы лучше чувствительности метода масс-спектрометрии, применяемого при сертификации сверхчистых кварцевых стёкол. На основе результатов измерений концентраций методом масс-спектрометрии, приводимых фирмами-изготовителями, и измеренных величин максимального (порядка 10-5 см-1) и минимального (10-7 см-1) коэффициента поглощения сделан расчёт максимальных возможных концентраций ионов Fe2+ и Cu2+ и ОН-групп в кварцевых стёклах и гидротермальном синтетическом кварцевом кристалле.

На английском языке
On a problem of inhomogeneous spatial distribution of the redox index of polyvalent iron ions in the volume of ultra-pure synthetic quartz materials
Vlasova K.V., Makarov A.I. and Andreev N.F.

We show that the strong spatial inhomogeneity of absorption (the change from the maximum to the minimum value was more than 50 on a scale of 200-300 μm) observed in our earlier studies of ultrapure synthetic quartz glasses and a synthetic quartz crystal at a wavelength of 1 070 nm is may be related to an inhomogeneous spatial distribution of the redox state of traces of iron. Using the experimental data on the absorption of metallic impurities in the studied glasses, we present a calculation of the concentration of iron ions, the value of which is in the order of a few ppb, which is several times better than the limit of detection of the mass spectrometry method, used for certification of ultra-pure quartz glasses. Based on the results of the mass spectrometry measurements of concentrations, given by manufacturers, and the values of the maximum (10-5 cm-1) and minimum (10-7 cm-1) absorption coefficient we have measured, we calculated the maximum possible concentrations of the Fe2+ and Cu2+ ions and the OH groups in quartz glasses and hydrothermal synthetic crystalline quartz.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_01_43