Дослідження механізмів розсіяння фононів на точкових та структурних дефектах, їх впливу на теплоперенос у розчинах параводень-ортодейтерій у всій області їхнього існування та впливу квантових ефектів на домішкове розсіяння фононів у твердому водні.
Аннотация к работе
При виконанні програми дослідження теплопровідності твердих розчинів параводень-ортодейтерій вперше були отримані такі результати у галузі фізики кріокристалів: знайдений ефект посилення фононного розсіяння важким точковим дефектом, що виникає внаслідок розбіжності в амплітудах нульових коливань ізотопів водню й дейтерію; вивчена концентраційна залежність цього ефекту; зроблені оцінки дисторсії і зміни силових сталих навколо домішкових молекул; визначена інтенсивність нормальних процесів у дейтерії, на основі даних про теплопровідність дейтерію з домішкою неону і показано, що інтенсивність нормальних фонон-фононних процесів як у квантових, так і у класичних кріокристалах при низьких температурах можна описати єдиним способом через характеристичні параметри кристалів; Основні результати і положення, наукова новизна яких захищається в даній роботі, є такі: 1.На базі досліджень теплопровідності розчинів параводень-ортодейтерій в інтервалі концентрацій від 0 до 100%, при температурах від 1.8 К до температури плавлення виявлений вплив квантових ефектів на теплопровідність таких розчинів. 2.Виявлено, що додатковий механізм розсіяння фононів внаслідок термічної деформації у параводні відповідає розсіянню фононів індивідуальними дислокаціями; натомість у розчинах H2-D2 спостерігається посилення граничного розсіяння, яке повязане з розсіянням фононів малокутовими границями. Показано, що всю сукупність експериментальних даних можливо описати в рамках теорії теплопровідності, якщо припустити, що швидкість релаксації фононів для довільного напрямку теплового потоку залежить від кута q між віссю с (кристалографічний напрямок [001] ГЩУ кристалу) і напрямком теплового потоку й описується виразом [7]: TU-1(w) = TU^-1(w)Чsin2q TU||-1(w) cos2q, де вирази для TU-1(w), що відповідають кристалографічним напрямкам [100] і [001], мають вигляд: t U^-1(w) = 2.4Ч10-15Чw2ЧТЧЕХР(-39.6 /T) с t U||-1(w ) = 1.4Ч10-15Чw2ЧТЧЕХР(-31.8/T) с.Експериментально виявлено вплив квантових ефектів на домішкове розсіяння фононів у твердому водні. 2.Досліджено вплив термічної деформації на теплоперенос у твердих розчинах параводень - ортодейтерій. У бездомішковому кристалі результатом впливу термічної деформації є генерація індивідуальних дислокацій, у розчинах для концентрацій вище 0.1% росте щільність малокутових границь.
Вывод
У висновку сформульовані основні результати експериментальних досліджень пропонованої дисертаційної роботи, в якій вивчена теплопровідність твердих розчинів параводень - ортодейтерій у всьому діапазоні концентрацій від 1.8 К до температури плавлення.
1.Визначено температурну і концентраційну залежності теплопровідності розчинів. Експериментально виявлено вплив квантових ефектів на домішкове розсіяння фононів у твердому водні.
2.Досліджено вплив термічної деформації на теплоперенос у твердих розчинах параводень - ортодейтерій. Показано, що поведінка теплоопору після термоудару залежить від концентрації дейтерію в розчині. У бездомішковому кристалі результатом впливу термічної деформації є генерація індивідуальних дислокацій, у розчинах для концентрацій вище 0.1% росте щільність малокутових границь. Зміна щільності малокутових границь пропорційна концентрації дейтерію.
3.Отримано експериментальні дані про вплив домішки неону на теплопровідність твердого ортодейтерію.
4.Визначено інтенсивність N-процесів у кристалічному дейтерії, виходячи з результатів по теплопровідності твердого ортодейтерію з домішкою неону. Виявлено загальну закономірність у поведінці N-процесів для квантових кристалів.
5.Отримано експериментальні дані про анізотропію теплопровідності твердого параводню, яка звязана із залежністю швидкості релаксації фононів для U-процесів від кристалографічного напрямку.
Список литературы
1.O.A. Korolyuk, B.Ya. Gorodilov, A.I. Krivchikov, A.S. Pirogov, V.V. Dudkin. Anisotropy of the Thermal Conductivity of Parahydrogen Crystals// JLTP. -1998. - v. 111. - N 3/4. - P. 515-520.
2.O.A. Korolyuk, B.Ya. Gorodilov, A.I. Krivchikov,V.G. Manzhelii. Influence of an orthodeuterium impurity on the thermal conductivity of solid parahydrogen// ФНТ. - 1999. -v. 25. - N 8/9. - С. 944-949.
3.B.Ya. Gorodilov, O.A. Korolyuk, A.I. Krivchikov, and V.G. Manzhelii. Heat Transfer in Solid Solutions Hydrogen-Deuterium// JLTP. -2000. - v. 119. - N 3/4. - P. 497-505.
4.О.А. Королюк, Б.Я. Городилов, А.И. Кривчиков, В.В. Дудкин. Роль нормальных процессов в теплопроводности твердого дейтерия// ФНТ. -2000. -т. 26. - N 4. - С. 323-329.
5.O.A. Korolyuk, A.I. Krivchikov, and B.Ya. Gorodilov. Influence of Structure Defects on Thermal Conductivity in Solid p-H2 and Solid Solutions p-H2-o-D2// JLTP. - 2001. - v 122. - N 3/4. - P. 203-210.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1.I. F. Silvera. The solid molecular hydrogen in the condensed phase: fundamentals and static properties //Rev. Mod. Phys. - 1980. -v. 55. -N2, part 1. -P. 393-451.
2.H. Meyer. Quantum diffusion and tunneling in the solid hydrogens (a short review)// ФНТ. -1998. -т. 24. - N6.- С. 507-521.
3. Physics of Cryocrystals // Eds. V.G. Manzhelii, Yu.A. Freiman, M.L. Klein, and A.A. Maradudin. - New York.: AIP Press, 1996. - 691 p.
4.Т. Н. Анцыгина, Б. Я. Городилов, Н. Н. Жолонко, А. И. Кривчиков, В. Г. Манжелий, В. А. Слюсарев. Перенос тепла в твердых слабых растворах неона в параводороде// ФНТ. -1992. - т. 18, N4. -С. 417-423.
5. Б.Я. Городилов, А.И. Кривчиков, В.Г. Манжелий, Н. Н. Жолонко. Теплопроводность твердого водорода с примесью аргона//ФНТ. -1994. - т. 20, N1. -С. 78-81.
6.Б. Я. Городилов. Теплопроводность твердого водорода и дейтерия. автореферат канд. дис.// -Харьков.: ФТИНТ, 1987. -16 с.
7.D. Benin. Correlation of the Thermal-Conductivity Anisotropy with the Phonon Spectrum of hcp 4He // Phis. Rev. A - 1973. -v. 7. - N1. - Р. 334-340.
8. Т. Н. Анцыгина, В. А. Слюсарев. Теплоперенос в криокристаллах с примесями. Резонансное примесное рассеяние и трехфононные процессы// ФНТ. - 1993. - т. 19. - N5. - С. 494-501.
9. R. Berman, C.L. Bounds, C.R. Day, H. H Sample. Thermal Conductivity of Solid 4He and Isotopic mixtures at High Densities// Phis. Lett. -1968. -v. 26A, N5. -P. 185-186.
10. R. Berman and C.R. Day. Thermal conductivity of solid 3He and of isotopic mixtures at high densities// Phys. Lett. -1970. -v. 33A, N6. -P. 329-330.
11. Thermal conductivity//Eds. P.G. Klemens and T. K. Chu, Proceedings of the 14 Conference on Thermal Conductivity Held in Storrs Connecticut, June 2-4. - New York and London: Plenum press, 1976. -v. 14. -566 р.
12. K. S. Dubey. Heat transfer in solid HD at low temperatures// J. Phys. and Chem. Solids. -1978. -v. 39, N7. -P. 699-704.