Параметр ориентационного порядка в твердых растворах CO₂–Kr

Abstract

Ориентационный порядок в бинарных криосплавах CO₂–Kr исследован при фиксированной температуре T = 30 К как функция содержания криптона x от 0 до 59 мол.% в осаждаемой газовой смеси методом трансмиссионной электронографии. Определены интегральные интенсивности двух регулярных (111) и (200) и двух сверхструктурных (210) и (211) рефлексов. Восстановление абсолютных значений параметра ориентационного порядка η в подсистеме CO₂ производили для всех x с помощью предложенной ранее методики, модифицированной для бинарных твердых растворов замещения со случайным распределением компонентов. Для малых x ≤ 0,05, где преобладающими кластерами являются уединенные атомы криптона, η уменьшается линейно с x; для 0,05 < x ≤ 0,25 параметр ориентационного порядка остается постоянным в пределах погрешности; при бóльших x величина η показывает нефизический рост. Последнее обстоятельство дает основание считать, что при x > 0,25 предположение о случайном распределении компонентов не является справедливым; анализ этих данных позволил установить, что первые признаки отклонения распределения компонентов от случайного (что является признаками начала фазового распада) проявляются при x ≈ 0,258 . Предельная концентрация криптона в регулярном растворе составляет величину около 33 мол.%, а не 38 мол.%, как следовало из анализа зависимости параметра решетки от x . Восстановлены значения параметра ориентационного порядка 4-го ранга η4 ; особенности поведения η4 при x > 0,25 подтверждают выводы, сделанные при анализе зависимости η(x) .

Орієнтаційний порядок в бінарних кріосплавах CO₂–Kr досліджено при фіксованій температурі Т = 30 К як функція вмісту криптону x от 0 до 59 мол.% в газовій суміші, яка осаджена, методом трансмісійної електронографії. Визначено інтегральні інтенсивності двох регулярних (111) та (200) і двох надструктурних (210) та (211) рефлексів. Відтворення абсолютних значень параметра орієнтаційного порядку в підсистемі CO₂ здійснювалось для всіх x за допомогою запропонованої раніше методики, модифікованої для бінарних твердих сумішей заміщення з випадковим розподілом компонентів. Для малих x ≤ 0,05, де переважними кластерами є відокремлені атоми криптону, η зменшується лінійно з x, для 0,05 ≤ x ≤ 0,25 параметр орієнтаційного порядку залишається незмінним у межах похибки; при більших x величина η демонструє нефізичне зростання. Остання обставина дає всі підстави вважати, що при x > 0,25 припущення щодо випадкового розподілу компонентів не є справедливим; аналіз даних дозволив встановити, що перші ознаки відхилення розподілу компонентів від випадкового (що є ознаками початку фазового розпаду) виявлялися при x ≈ 0,258. Гранична концентрація криптону у регулярному розчині складає величину близько 33 мол.%, а не 38 мол.%, як це випливало з аналізу залежності параметра гратки від x. Відновлено значення параметра орієнтаційного порядку 4-го рангу η₄; особливості поведінки η₄ при x > 0,25 підтверджують висновки, які зроблено при аналізі залежності η(x).

Orientational order in binary CO₂–Kr cryoalloys was studied at a fixed temperature of 30 K as a function of the krypton content in the deposited gas mixture x from 0 to 59 mol.% by transmission electron diffraction. The integrated intensities of two regular reflections (111) and (200) as well as of two superstructure reflections (210) and (211) have been evaluated. Reconstruction of absolute values of the orientational order parameter η in the CO₂ subsystem for all x was accomplished with the aid of a previously suggested method, which was modified for binary substitution solutions with randomly distributed components. For the region x ≤ 0.05 , where predominant krypton clusters are single atoms, η decreases linearly with x; for 0.05 < x ≤ 0.25 the orientational order parameter remains roughly constant within the error scatter; at greater x the η value democtrates unphysical increase. The last finding gives us ground to state that for x > 0.25 the random distribution assumption is not valid; analysis of these data allowed us to establish that first signs of deviations of the distribution of components from random (which is a manifestation of the beginning of a phase separation) appear at x≤0.258. The ultimate true krypton concentration in a regular solid solution is around 33 mol.% rather than 38 mol.%, as followed from the dependence of the lattice parameter on x. Values of the rank-4 orientational order parameter η₄ have been also reconstructed; peculiarities of η₄ values for x > 0.25 corroborate the conclusions made from the analysis of the η(x) dependence.