Определение низкотемпературного коэффициента собственной диффузии в твердом p-H2 из опытов по ползучести

Abstract

Измерены зависимости относительного удлинения ε под действием постоянно приложенного напряжения при T = 1,8 К от времени выдержки t поликристаллического параводорода (p-H₂, ~ 0,2 % o-H₂) высокой чистоты по посторонним примесям (99,9999 мол. %) с различным содержанием дейтерия. Выявлена область линейной зависимости между измеренными величинами скорости установившейся ползучести ε' образцов и приложенной нагрузки σ. На основании линейной зависимости ε'~ σ сделан вывод о том, что низкотемпературный крип исследованного p-H₂ имеет диффузионный характер вакансионного типа. Проведено вычисление низкотемпературного коэффициента собственной диффузии вакансий D в твердом p-H₂, который характеризует скорость низкотемпературного массопереноса. Рассмотрены случаи миграции вакансий в объеме кристалла, вдоль разделяющих отдельные кристаллиты границ, а также между существующими в кристаллах дислокациями. Установлено заметное снижение величин ε' и D с ростом концентрации изотопов в образцах при сохранении для исследованного p-H₂ линейной связи между ε' и σ.

Виміряно залежності відносного подовження ε під дією постійно прикладеної напруги при T = 1,8 К від часу витримки t полікристалічного параводню (p-H₂, ~0,2% o-H₂) високої чистоти по стороннім домішкам (99,9999 мол. %) з різним вмістом дейтерію. Виявлено область лінійної залежності між вимірюваними величинами швидкості сталої повзучості ε' зразків та прикладеного навантаження σ. На підставі виконання лінійної залежності ε' ~ σ зроблено висновок про дифузійний характер вакансійного типу низькотемпературного кріпа дослідженого p-H₂. Проведено обчислення низькотемпературного коефіцієнта власної дифузії вакансій D в твердому p-H₂, що характеризує швидкість низькотемпературного масопереносу. Розглянуто випадки міграції вакансій в об'ємі кристалла, уздовж меж, що розділяють окремі кристаліти, а також між існуючими в кристалах дислокаціями. Встановлено помітне зниження величин ε' та D зі зростанням концентрації ізотопів в зразках при збереженні для дослідженого p-H₂ лінійного зв'язку між ε' та σ.

The dependences of the relative elongation ε on the endurance time t of polycrystalline parahydrogen (p-H₂, ~ 0,2% o-H₂) of high purity (99.9999 mol.%) on extraneous impurities with different deuterium content under the applied stress at T = 1.8 K were measured. The region of linear dependence between the measured creep rates of samples and the applied load σ was revealed. On the basis of the fulfillment of the linear law ε' ~ σ, the diffusion character of the low-temperature creep of the vacancytype p-H₂ investigated was concluded. The low-temperature values of the intrinsic diffusion coefficient of vacancies D in solid p-H₂, characterizing the rates of low-temperature mass transfer, are calculated. The cases of migration of vacancies in the crystal volume, along the boundaries, separating individual crystallites, are considered, as well as between dislocations existing in crystals. A noticeable decrease in the values of ε' and D was observed with an increase of the isotope concentration in the samples, while maintaining a linear relationship between ε' and σ for the p-H₂ studied.