Контроль качества фторидных стекол. Обзор возможностей и ограничений современных методов анализа твердофазных систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Развитие технологий фотоники, инфракрасной оптики и лазерной спектроскопии стимулировало активные исследования фторидных стекол. Однако их сложный многокомпонентный состав и высокая чувствительность функциональных характеристик к содержанию примесей требуют контроля состава, структуры и свойств на всех этапах получения. В обзоре обобщены возможности методов анализа твердофазных систем, таких как ИК- и КР-спектроскопия, ЯМР, РЭМ, РФлА, РФА, ДТА, применяемых для этих целей. Обозначены нерешенные задачи и намечены перспективные направления развития в области химической диагностики фторидных стекол.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Анастасия Александровна Егорова

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Ana.egorova13@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-5697-0661

младший научный сотрудник, аспирант

Россия, Москва

Галина Евгеньевна Марьина

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Email: Ana.egorova13@ya.ru
ORCID iD: 0009-0000-2872-2150

к. т. н., ученый секретарь, научный сотрудник, главный специалист по метрологии отдела стандартизации и метрологического обеспечения

Россия, Москва; Москва

Василиса Борисовна Барановская

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Email: Ana.egorova13@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-0076-9990

д. х. н., главный научный сотрудник, профессор кафедры Сертификации и аналитического контроля

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Poulain M. Heavy metal fluoride glasses: a tutorial review. APL Photonics. 2024; 9:091103.
  2. Wang P., Wang X., Guo H., Zhang P., Wang S., Jia S., Farrell G., Dai S. MidInfrared Fluoride and Chalcogenide Glasses and Fibers. Singapore: Springer, 2022. 373 p.
  3. Blanc W., Choi Y. G., Zhang X., Nalin M., Richardson K. A., Righini G. C., Ferrari M., Jha A., Massera J., Jiang S., Ballato J., Petit L. The past, present and future of photonic glasses: A review in homage to the United Nations International Year of Glass 2022. Progress in Materials Science. 2023; 134:101084.
  4. Motohashi K., Higuchi H., Nakajima H., Mori S., Sakuda A., Hayashi A. Mechanochemical synthesis of fluoride-ion conducting glass and glass–ceramic in ZrF4–BaF2 binary system. Scientific Reports. 2024; 14(1):8808.
  5. Бреховских М. Н., Моисеева Л. В., Дмитрук Л. Н., Федоров В. А. Стекла на основе фторидов металлов I–IV групп: синтез, свойства, применение. Высокочистые вещества. М.: Научный мир, 2018: 852–880. / Brekhovskikh M. N., Moiseeva L. V., Dmitruk L. N., Fedorov V. A. Stekla na osnove ftoridov metallov I–IV grupp: sintez, svoistva, primenenie. Vysokochistye veshchestva – High-purity substances. Moscow: Nauchnyi mir publ. 2018: 852–880 (In Russ).
  6. Grebnev K., Perminov B., Fernandez T. T., Fuerbach A., Chernysheva M. Fluoride and chalcogenide glass fiber components for mid-infrared lasers and amplifiers: Breakthroughs, challenges, and future perspective. APL Photonics. 2024; 9:110901.
  7. Richet P., ed. Encyclopedia of Glass Science, Technology, History, and Culture. 2-volume set. Hoboken: John Wiley & Sons; 2021. 1836 p.
  8. Gan H., Xia K., Gui Y., Zhang X., Zeng N., Cao Z., Liu Z. High content Er3+ doped ZBLAN glass: The spectral characteristics and high slope efficiency MIR laser investigation. Journal of Alloys and Compounds. 2021; 865:158170.
  9. Brekhovskikh M. N., Batygov S.Kh., Moiseeva L. V., Demina L. I., Vinokurova V. V., Vaimugin L. A. Influence of xenon difluoride on the optical properties of fluorozirconate and fluorohafnate glasses. Mendeleev Communications. 2023; 33(4):525–527.
  10. Abdel-baki M., Mostafa A. M., Azooz M. A., Fayad A. M. Magnesium Fluoride Borate Glasses for Low Phonon Energy. Journal of Electronic Materials. 2022; 51:5042–5049.
  11. Fernandez T. T., Johnston B., Gross S., Cozic S., Poulain M., Mahmodi H., Kabakova I., Withford M., Fuerbach A. Ultrafast laser inscribed waveguides in tailored fluoride glasses: an enabling technology for mid-infrared integrated photonics devices. Scientific Reports. 2022; 12: 14674.
  12. Leśniak M., Mach G., Starzyk B., Sadowska K., RagińT., Zmojda J., Kochanowicz M., Kuwik M., Miluski P., Jimenez G. L., Baranowska A., Dorosz J., Pisarski W., Pisarska J., Olejniczak Z., Dorosz D. The effect of fluorides (BaF2, MgF2, AlF3) on structural and luminescent properties of Er3+-doped gallo-germanate glass. Materials. 2022; 15: 5230.
  13. da Silva L. O. E., Rivera V. A. G., Falci R., Messaddeq Y., de Oliveira Junior M., Manzani D. Fluorine alkaline earth (MgF2, CaF2, SrF2, BaF2) influence on thermal, structural, and luminescent properties of Eu³⁺-doped niobium phospho-fluoride glass. Materials Research Bulletin. 2025; 185:113291.
  14. Bradtmüller H., Zhang L., de Araujo C. C., Eckert H., Möncke D., Ehrt D. Structural studies of NaPO3–AlF3 glasses by high-resolution double-resonance nuclear magnetic resonance spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry C. 2018; 122(37): 21579–21588.
  15. Hordieiev Yu.S., Zaichuk A. V. Impact of aluminum fluoride addition on crystallization, structure and thermal properties of lead borate glasses. Chalcogenide Letters. 2024; 21(3): 243–253.
  16. Shinozaki K., Ishii Y., Sukenaga S., Ohara K. Ultrafast nanocrystallization of BaF2 in oxyfluoride glasses with crystal-like nanostructures: implications for upconversion fiber devices. ACS Applied Nano Materials. 2022; 5(3): 4281–4292.
  17. Fedeli R., Di Lella L. A., Loppi S. Suitability of XRF for routine analysis of multi-elemental composition: A multi-standard verification. Methods and Protocols. 2024; 7(4):53.
  18. Schramm R. Use of X-ray fluorescence analysis for the determination of rare earth elements. Physical Sciences Reviews. 2016; 20160061.
  19. Gazulla M. F., Rodrigo M., Orduña M., Ventura M. J. Fluorine determination in glasses and glazes by WDXRF. Glass Technology: European Journal of Glass Science and Technology Part A. 2015; 56(3):95–101.
  20. Meinhardt J., Kilo M., Somorowsky F., Hopp W. Lanthanoides in glass and glass ceramics. Physical Sciences Reviews. 2017; 2(3):20160065.
  21. Liu Z., Luo Z., Xu X., Qiao X., Fan X. Phase separation of alkaline earth fluorosilicate glass: A strategy to suppress fluoride evaporation. Journal of Fluorine Chemistry. 2023; 269:110147.
  22. Батыгов С. Х., Бреховских М. Н., Моисеева Л. В., Закалюкин Р. М. Кристаллизация и спектроскопические свойства легированных эрбием хлорзамещенных фторцирконатных стекол. Неорганические материалы. 2020; 56(12):1362–1370. / Batygov S. K., Moiseeva L. V., Brekhovskikh M. N., Zakalyukin R. M. Crystallization behavior and spectroscopic properties of erbium-doped chlorine-substituted fluorozirconate glasses. Inorganic Materials – Neorganicheskie materialy. 2020; 56(12):1290–1297.
  23. Motohashi K., Higuchi H., Nakajima H., Mori S., Sakuda A., Hayashi A. Mechanochemical synthesis of fluoride-ion conducting glass and glass–ceramic in ZrF4–BaF2 binary system. Scientific Reports. 2024; 14:8808.
  24. Condon N. J., Lopykinski S., Carotti F., Johnson T. J., Kruizenga A. Method for the Determination of Oxygen in FLiBe via Inert Gas Fusion. ACS Omega. 2023; 8(32): 29869–29880.
  25. Guerette M., Huang L. In-situ Raman and Brillouin light scattering study of the international simple glass in response to temperature and pressure. Journal of Non-Crystalline Solids. 2015; 417–418:66–72.
  26. Silveira R. A. A. da, Evaristo L., Pereira A. S., Buchner S. Pressure-induced transformations in a glass: In situ X-ray diffraction and Raman spectroscopy. Ceramics International. 2024; 50(9, Part B):15642–15648.
  27. Youngman R. NMR spectroscopy in glass science: A review of the elements. Materials (Basel). 2018; 11(4):476.
  28. Gippius A. A., Tkachev A. V., Kravchenko E. A., Vaimugin L. A., Moiseeva L. V., Brekhovskikh M. N. Crystallization behavior of fluorozirconate glasses as monitored by 35Cl NMR. Mendeleev Communications. 2024; 34(6):902–904.
  29. Vaimugin L. A., Nikonov K. S., Moiseeva L. V., Brekhovskikh M. N. Content analysis of data on the thermal properties of fluoride and modified fluoride glasses. Inorganic Materials. 2023; 59(9):1002–1011.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура фторидных стекол систем (a) 2ZrF4–BaF2, (б) 3ZrF4–BaF2

Скачать (144KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Оптическое пропускание кварцевого (SiO2), фторцирконатного (ZBLAN – ZFG), фторалюминатного (AFG) и фториндатного (IFG) стекол

Скачать (70KB)
Метаданные

© Егорова А.А., Марьина Г.Е., Барановская В.Б., 2025