Relationships among Trapped Hole and Trapped Electron Centers in Oxidized Soda–Silica Glasses of High Purity

High-purity soda-silica glass, Na2O · 3 SiO2 produced under oxidizing conditions contains traces of water. Upon X-ray treatment this glass develops color center absorption bands with peaks centered at 1.97, 2.68, 4.00, and 5.16 eV. These are due respectively to the trapped hole centers H3+, H2+ and the trapped electron centers E3− and E4−. In studying the growth rates of these absorption bands it is found that plots of Nf (product of number of absorbing centers and oscillator strength per cm3) for the H3+ band versus the H2+ band, the H3+ band versus the E3− band, and the H2+ band versus the E3− band, give straight lines indicating a relationship between the H3+ and H2+ bands and the H3−, H2−, and E3− bands. The plots of Nf versus X-irradiation time are similar for the H2+ and E3− bands and average slope of the plot of their Nf's versus each other for the same X-irradiation time is one. This indicates these trapped hole and trapped electron centers are produced by the same event. The H3+, H2+, and E3− bands are enhanced by presence of OH−, while the E4− band is enhanced when OH− is decreased. The E band is found in these glasses at 5.76 to 5.80 eV. Plot of Nf's for this center versus Nf's for the E4− center for the same X-irradiation time give a straight line. The E4− center may be identical to the E center. This is the first evidence that the E center and possibly the E center, occurring in fused silica and crystalline quartz, are also present in more complex glasses. Hochreines Natrium-Quarzglas, Na2O · 3 SiO2, das unter oxidierenden Bedingungen hergestellt wind, enthalt Spuren von Wasser. Nach Rontgenstrahlenbehandlung dieser Glaser entwickeln sich Farbzentren-Absorptionsbanden mit Maxima bei 1,97; 2,68; 4,00 und 5,16 eV. Diese werden hervorgerufen durch Locherhaftzentren H3+, H2+ bzw. Elektronenhaftzentren E3− und E4−. Bei der Untersuchung der Wachstumsgeschwindigkeiten dieser Absorptionsbanden wird gefunden, das die Verlaufe von Nf (Produkt der Zahl der absorbierenden Zentren und der Oszillatorstarke pro cm3) fur die H3−-Bande uber der H2+-Bande, der H3+-Bande uber der E3−-Bande und der H2+-Bande uber der E3−-Bande Geraden ergeben, was auf eine Beziehung zwischen den H3+- und H2+-Banden und den H3+-, H2+- und E3−-Banden hinweist. Die Kurven von Nf uber die Rontgenbestrahlungsdauer sind fur die H2+- und E3−-Banden ahnlich und der mittlere Anstieg des Verlaufs ihrer Nf-Werte ubereinander fur dieselbe Rontgenbestrahlungsdauer ist eins. Dies zeigt, das diese Locher- und Elektronenhaftstellen durch dieselbe Ursache hervorgerufen werden. Die H3+-, H2+- und E3−-Banden werden durch OH− verstarkt, wahrend die E4−-Bande verstarkt wird, wenn OH− verringert wird. Es wird gefunden, das die E-Bande fur diese Glaser bei 5,76 bis 5,80 eV liegt. Die Auftragung der Nf-Werte fur dieses Zentrum uber die Nf-Werte fur das E4−-Zentrum fur die gleiche Rontgenbestrahlungsdauer ergibt eine Gerade. Das E4−-Zentrum kann mit dem E-Zentrum identisch sein. Dies ist der erste Hinweis, das das E-Zentrum und moglicherweise das E-Zentrum, die in Quarzglas und kristallinem Quarz auftreten, auch in den komplexeren Glasern vorhanden sind.