ASAXS - Helmholtz-Zentrum Berlin

8.6 Zusammenfassung des Strukturmodells der Oxyfluorid-Glaskeramik
Daten zur Verfügung stehen, gibt es eine gute Übereinstimmung zwischen Experiment und
Simulation. Darüber hinaus zeigt die Simulation den tatsächlich zu erwartenden Verlauf der
differenziellen Streuquerschnitte in den Bereichen, in denen keine experimentellen Daten zur
Verfügung stehen. Es sind deutlich alle L3, L2 und L1 Röntgenabsorptionskanten der Elemente
Er, Yb und Pb zu erkennen (horizontale Linien).
Die Abweichungen im Verlauf der Isolinien bei großen Streuvektorbeträgen ist auf den
Einfluss der Untergrundstreuung zurückzuführen. Die Simulation wurde komplett ohne Untergrundstreuung
berechnet, wohingegen der A-Plot des Experimentes diesen Beitrag noch
beinhaltet.
Nach der geplanten Korrektur und Kalibrierung der Nachmessungen wird erwartet, dass
der A-Plot des Experimentes in guter Näherung dem der Simulation entspricht. Die dennoch
bereits gute Übereinstimmung lässt den Schluss zu, dass das abgeleitete Strukturmodell
die experimentellen Daten im Bereich der jeweiligen Messfehler hinreichend gut beschreibt.
Anderenfalls müsste das Strukturmodell als falsch angesehen werden.
8.6 Zusammenfassung des Strukturmodells der
Oxyfluorid-Glaskeramik
In Abbildung 8.18 sind die Ergebnisse der quantitativen Auswertung der getemperten Probe
S3 schematisch dargestellt. Die Nanostruktur lässt sich in erster Näherung durch Rotationsellipsoide
mit einer Dimension von 17.7±3.9 nm für die lange Achse und 6.4±1.4 nm für die kurze
Achse beschreiben. Des Weiteren musste für die theoretische Modellierung der differenziellen
Streuquerschnitte eine interpartikuläre Wechselwirkung in Form eines virtuellen Abstoßungsteilchens
mit der Dimension 8.2 ± 1.4 nm angenommen werden. Andere Strukturmodelle, wie
beispielsweise ein Kern-Hülle Rotationsellipsoid oder Ellipsoid, konnten ausgeschlossen werden.
Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, sowohl die Polydispersität als
auch die Exzentrizität simultan aus einem ASAXS-Experiment zu bestimmen. Die berechneten
Größen der Nanopartikel stimmen mit den Werten aus den XRD Untersuchungen [101]
unter Berücksichtigung der Fehler überein.
Die quantitative Auswertung der Energieabhängigkeit des experimentell bestimmten Streukontrastes
lieferte die Zusammensetzung der Glasmatrix sowie der Nanopartikel. Die gemittelte
Zusammensetzung der Nanopartikel ist Pb0.17Yb0.17Er0.02F0.64. Es konnte demzufolge
gezeigt werden, dass das Cadmium kein Bestandteil der Teilchenphase ist. Diese Erkenntnis
ist in Übereinstimmung mit den Beobachtungen der XANES- sowie XRD-Messungen. In
Abbildung 8.18 sind die jeweiligen Zusammensetzungen der beiden Phasen in einem Balkendiagramm
illustriert. Da es möglich ist, den Verlauf des Streukontrastes theoretisch zu beschreiben,
und die Parameter physikalisch-chemisch sinnvolle Werte annehmen, kann davon
ausgegangen werden, dass das approximierte Strukturmodell eine gewisse Gültigkeit hat.
Die Ergebnisse der nanochemischen Zusammensetzungsanalyse bestätigen die Behauptung
von Kukkonen et al., dass es sich um ein Mischkristall von PbF2, ErF3 sowie YbF3 handelt.
Die anfängliche Strukturvorstellung von Wang et al., dass es ein PbxCd1−xF2 Kristall ist
konnte eindeutig widerlegt werden.
Die qualitative Diskussion der möglichen Elektronendichteprofile eines Zweiphasenmodells
bestätigt die quantitativen Ergebnisse der ASAXS-Auswertung.
Es bleiben noch einige Fragen unbeantwortet: zum einem die genaue Funktion des Cadmiums,
welches in der Glasmatrix eingebaut ist, in Bezug auf die Nukleation sowie die einsetzende
Kristallisation bei Temperung der Gläser bei Temperaturen oberhalb der Glastransitionstemperatur
von 390 ◦ C. Weiterführende Untersuchungen von Gläsern mit weniger oder keinem
Cadmium könnten nützliche Erkenntnisse auf diesem Gebiet liefern.
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