Домішкові ефекти у низькотемпературній теплопровідності кріокристалів

· Виявлено надзвичайно сильний вплив квазіізотопічної домішки неону на величину теплопровідності твердого параводню поблизу максимуму теплопровідності й відсутність лінійної концентраційної залежності домішкового теплоопору при дуже низьких концентраціях неону (1-100 ppm). Отримані результати були пояснені інтерференцією N_процесів з резистивними процесами розсіювання.

· Знайдено новий тип розсіювання фононів неізотопічною домішкою із центральною взаємодією (важка домішка з “жорстким зв'язком”). Ефект було виявлено у розчинах аргону в параводню. Незважаючи на значно більше розходження в масі, аргон значно слабше розсіює фонони, ніж неон. Ефект описано виразом для фононного розсіювання неізотопічною важкою домішкою із центральною взаємодією (з потенціалом взаємодії значно перевищуючим потенціал матричних часток), в якому високочастотні фонони виключені з процесу розсіювання.

· Виявлено незвичайна поведінка теплопровідності твердих розчинів неону і аргону в параводню, що полягає в збільшенні теплопровідності розчинів зі збільшенням концентрації домішкових атомів. Показано, що це пов'язано з початковою стадією розпаду твердого пересиченого розчину. Показано також, що гранична рівноважна розчинність близька до 5·10_6 для аргону и 1·10_4 для неону.

· Отримано параметри часів релаксації основних процесів розсіювання фононів, що формують теплопровідність чистих кристалів криптону й аргону.

· Виявлено, що температурна залежність додаткового теплоопору, обумовленого домішкою азоту в кристалічному аргоні, характерна для орієнтаційного скла, що може бути обумовлено виникненням полів напружень навколо домішкових молекул.

· Виявлено, що основний внесок у домішкове розсіювання фононів у твердому криптоні з домішкою метану вносить розсіювання на збудженнях обертового руху молекул метану спин-ядерної модифікації Т. Поведінка теплопровідності для температур нижче 6 К обумовлена відмінністю концентрацій спин-ядерних модифікацій Т и Е від рівноважних.

· Показано, що пружна взаємодія фононів з обертовим рухом молекул є основним процесом розсіювання фононів, який визначає теплопровідність метану в низькотемпературній фазі.

· Виявлено, що вплив домішки криптону на теплопровідність твердого метану має резонансний характер при температурах близьких до 12 К и деформує спектр молекул, що вільно обертаються, ефективно знижуючи енергетичні рівні, у результаті порушення симетрії октуполь-октупольної взаємодії молекул метану.

· Показано, що у всіх випадках розсіювання фононів домішкою з обертальними ступенями свободи, ефект описується резонансним механізмом розсіювання.

Література

1. Городилов Б.Я., Королюк О.А., Н.Н. Жолонко Н.Н., Толкачев А.М., Ежовски А., Беляев Е.Ю. Теплопроводность твердого параводорода с примесью неона // ФНТ.- 1991.- т. 17.- № 2.- с.266-268.

2. Анцыгина Т.Н., Городилов Б.Я., Жолонко Н.Н., Кривчиков А.И., Манжелий В.Г., Слюсарев В.А. Перенос тепла в твердых слабых растворах неона в параводороде // ФHТ.- 1992.- т. 18, № 4.- с. 417-423.

3. Королюк О.А., Городилов Б.Я., Кривчиков А.И., Дудкин В.В. Роль нормальных процессов в теплопроводности твердого дейтерия // ФНТ.- 2000.- т. 26, № 4.- с. 323_329.

4. Жолонко Н.Н., Городилов Б.Я. , Кривчиков А.И. Перенос тепла в твердом параводороде. Возможность наблюдения пуазейлевского течения фононов // Письма в ЖЭТФ.- 1992.- т. 55, № 3.- с.174-176.

5. Korolyuk O.A., Gorodilov B.Y., Krivchikov A.I., Pirogov A.S., Dudkin V.V. Anisotropy of the Thermal Conductivity of Parahydrogen Crystals // JLTP.- 1998.- v. 111, № 3/4.- p.515-520.

6. Korolyuk O.A., Gorodilov B.Y., Krivchikov A.I., and Manzhelii V.G. Influence of an orthodeuterium impurity on the thermal conductivity of solid parahydrogen // ФНТ.- 1999.- т. 25, № 8/9.- с.944-949.

Размещено на Allbest.ru