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https://digi.ub.uni-heidelberg.de/diglit/arbeitshefte_blfd_32/0069
ehe in Abb. 7 dunkel erscheinen, wurde ebenfalls eine deutliche
Verarmung an Netzwerkwandlern gegenüber dem umliegenden
intakten Glasmaterial festgestellt (Abb. 8). Diese Unter-
suchungsergebnisse deuten darauf hin, daß die Korrosion von
derartigen, schadhaften Bereichen unterhalb der Glasoberflä-
che ausgeht und in weiterer Folge die relativ breite Gelzone bzw.
Kraterkorrosion entsteht.
Weitere Informationen über die Glasoberfläche, auf der bei den
reinen Kalk-Kaligläsern die ausgelaugten Elemente mit Bestand-
teilen der Luft eine breite Verwitterungskruste bilden, die im we-
sentlichen aus den erwähnten Verwitterungsprodukten besteht,
sind bei den grünen Glasscheiben mit Hilfe der Raster-
elektronenmikroskopie und der Elektronenstrahlmikroanalyse
nicht möglich. Auch läßt sich nicht eindeutig klären, ob die in
Abb. 6 im oberflächennahen Bereich höhere Intensität des K-,
Ca- und Pb-Signals aufgrund höherer Elementanteile verur-
sacht wird oder ob es sich dabei um Kanteneffekte handelt.
Mit Hilfe der Sekundärionenmassenspektrometrie ist man hin-
gegen in der Lage, sowohl die Auslaugungszone als auch die an
der Glasoberfläche ausgebildeten Schichten nachzuweisen.
Abb. 9 zeigt ein für die natürlich verwitterten grünen Glasschei-
ben typisches Intensitäts-/Zeitprofil, in welchem der Sekundär-
ionenstrom von K, Al, Na, Si, Pb, Ca, Cu, Ba und H gegen die
Analysendauer aufgezeichnet ist. Aus dem Intensitätsverlauf
der einzelnen Elemente ist deutlich die Gelzone zu erkennen, in
der die Intensität von Wasserstoff und auch von Silizium gegen-
über dem Bulk deutlich angehoben ist, während der Sekundär-
ionenstrom von K und Ca in diesem Bereich geringer ist als im
intakten Glasmaterial. In den oberflächennahen Zonen ist je-
doch das Analysensignal von K, Ca und auch Pb deutlich hö-
her, das von Si und H niedriger als in der Gelzone.
Um ein derartiges Intensitäts-/Zeitprofil in ein Konzentrations-
/Tiefenprofil überzuführen, muß berücksichtigt werden, daß
bei gleichbleibenden Analysenbedingungen einerseits die pro
Zeiteinheit von Primärionen abgetragene Materialmenge in den
einzelnen Schichten (Sputterrate) verschieden sein kann und an-
dererseits die lonisierungsrate für ein Element von den Begleit-
elementen bzw. der Zusammensetzung der Schicht abhängig ist
(Matrixeffekt). Die Methode zur Quantifizierung derartiger
Profile wurde bereits in der Literatur beschrieben10. Die Tiefe
des jeweiligen Analysenkraters wurde nach der Dektat-Methode
ausgemessen, bei der eine Diamantspitze über die untersuchte
Glasoberfläche und den Krater geführt und dabei der Tiefenun-
terschied registriert wird.
Abb. 10 zeigt das quantifizierte Tiefenprofil von Abb. 9, bei
dem der Konzentrationsverlauf (At. %) der jeweiligen Elemente
mit der Entfernung von der Oberfläche aufgezeichnet ist. Dar-
aus ist zu erkennen, daß der Anteil von Kalium (10,5 At. % im
Bulk), Kalzium (7,6 At. %) und Blei (1,8 At. %) in der Gelzone
nur ca. 0,3 At. % K, 0,2 At. % Ca bzw. 0,3 At. % Pb beträgt,
während im oberflächennahen Bereich eine deutliche Anreiche-
Abb. 6. REM-Aufnahme des Querschliffs einer natürlich verwitterten
mittelalterlichen grünen Glasprobe mit entsprechenden Elementvertei-
lungen für Si, K, Ca, Pb.
Abb. 7. REM-Aufnahme eines Querschliffs einer grünen Glasscheibe
mit schadhaften Bereichen unterhalb der Glasoberfläche und davon
ausgehenden Mikrorissen.
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Verarmung an Netzwerkwandlern gegenüber dem umliegenden
intakten Glasmaterial festgestellt (Abb. 8). Diese Unter-
suchungsergebnisse deuten darauf hin, daß die Korrosion von
derartigen, schadhaften Bereichen unterhalb der Glasoberflä-
che ausgeht und in weiterer Folge die relativ breite Gelzone bzw.
Kraterkorrosion entsteht.
Weitere Informationen über die Glasoberfläche, auf der bei den
reinen Kalk-Kaligläsern die ausgelaugten Elemente mit Bestand-
teilen der Luft eine breite Verwitterungskruste bilden, die im we-
sentlichen aus den erwähnten Verwitterungsprodukten besteht,
sind bei den grünen Glasscheiben mit Hilfe der Raster-
elektronenmikroskopie und der Elektronenstrahlmikroanalyse
nicht möglich. Auch läßt sich nicht eindeutig klären, ob die in
Abb. 6 im oberflächennahen Bereich höhere Intensität des K-,
Ca- und Pb-Signals aufgrund höherer Elementanteile verur-
sacht wird oder ob es sich dabei um Kanteneffekte handelt.
Mit Hilfe der Sekundärionenmassenspektrometrie ist man hin-
gegen in der Lage, sowohl die Auslaugungszone als auch die an
der Glasoberfläche ausgebildeten Schichten nachzuweisen.
Abb. 9 zeigt ein für die natürlich verwitterten grünen Glasschei-
ben typisches Intensitäts-/Zeitprofil, in welchem der Sekundär-
ionenstrom von K, Al, Na, Si, Pb, Ca, Cu, Ba und H gegen die
Analysendauer aufgezeichnet ist. Aus dem Intensitätsverlauf
der einzelnen Elemente ist deutlich die Gelzone zu erkennen, in
der die Intensität von Wasserstoff und auch von Silizium gegen-
über dem Bulk deutlich angehoben ist, während der Sekundär-
ionenstrom von K und Ca in diesem Bereich geringer ist als im
intakten Glasmaterial. In den oberflächennahen Zonen ist je-
doch das Analysensignal von K, Ca und auch Pb deutlich hö-
her, das von Si und H niedriger als in der Gelzone.
Um ein derartiges Intensitäts-/Zeitprofil in ein Konzentrations-
/Tiefenprofil überzuführen, muß berücksichtigt werden, daß
bei gleichbleibenden Analysenbedingungen einerseits die pro
Zeiteinheit von Primärionen abgetragene Materialmenge in den
einzelnen Schichten (Sputterrate) verschieden sein kann und an-
dererseits die lonisierungsrate für ein Element von den Begleit-
elementen bzw. der Zusammensetzung der Schicht abhängig ist
(Matrixeffekt). Die Methode zur Quantifizierung derartiger
Profile wurde bereits in der Literatur beschrieben10. Die Tiefe
des jeweiligen Analysenkraters wurde nach der Dektat-Methode
ausgemessen, bei der eine Diamantspitze über die untersuchte
Glasoberfläche und den Krater geführt und dabei der Tiefenun-
terschied registriert wird.
Abb. 10 zeigt das quantifizierte Tiefenprofil von Abb. 9, bei
dem der Konzentrationsverlauf (At. %) der jeweiligen Elemente
mit der Entfernung von der Oberfläche aufgezeichnet ist. Dar-
aus ist zu erkennen, daß der Anteil von Kalium (10,5 At. % im
Bulk), Kalzium (7,6 At. %) und Blei (1,8 At. %) in der Gelzone
nur ca. 0,3 At. % K, 0,2 At. % Ca bzw. 0,3 At. % Pb beträgt,
während im oberflächennahen Bereich eine deutliche Anreiche-
Abb. 6. REM-Aufnahme des Querschliffs einer natürlich verwitterten
mittelalterlichen grünen Glasprobe mit entsprechenden Elementvertei-
lungen für Si, K, Ca, Pb.
Abb. 7. REM-Aufnahme eines Querschliffs einer grünen Glasscheibe
mit schadhaften Bereichen unterhalb der Glasoberfläche und davon
ausgehenden Mikrorissen.
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