Влияние примеси молекул Н₂ на структуру и параметры решетки Ne

Abstract

Проведены рентгеновские исследования полученных осаждением газовых смесей твердых растворов нормального водорода с неоном в концентрационном интервале от 2 до 60 мол.% nH₂ при температурах от 5 К до плавления образцов. Исследована структура вакуумных конденсатов Ne–nH₂ сразу поcле получения образцов. Установлена граница однофазных растворов водорода в неоне, составляющая 2 мол.%. При больших концентрациях Н₂, кроме кубической ГЦК, происходит образование гексагональной ГПУ₂ фазы, у которых объемы решеток несколько бóльшие, но близкие к объему ячейки чистого неона. При нагреве конденсатов до температуры порядка плавления неона гексагональная ГПУ₂ фаза исчезает. По-видимому, эта метастабильная гексагональная фаза в исследуемых богатых неоном смесях по своей природе идентична наблюдавшейся ранее ГПУ₂ фазе в твердых смесях, богатых водородом. Обе фазы имеют одну симметрию и одинакового объема ячейки. На основе данных о концентрационном и температурном изменении интенсивностей рентгеновского отражения получены сведения о фазовом составе конденсатов. Показано, что с ростом концентрации молекул водорода в исходных газовых смесях количество ГЦК фазы в конденсатах почти линейно убывает, а количество ГПУ₂ фазы возрастает. В результате совместного анализа данных настоящей работы и ранее проведенных измерений установлены фазовые границы во всем концентрационном интервале существования конденсатов. Очевидно, ввиду близости молекулярных параметров компонентов твердые смеси Ne–nH₂ не образуют гелеобразные состояния, характерные для холодноосажденных конденсатов Kr–H₂.

Проведено рентгенівські дослідження отриманих осадженням газових сумішей твердих розчин ів нормального водню з неоном у концентраційному інтервалі від 2 до 60 мол.% nH₂ при температурах від 5 К до плавлення зразків. Досліджено структуру вакуумних конденсатів Ne–nН₂ відразу після одержання зразків. Установлено границю однофазних розчинів водню в неоні, що складає 2 мол.%. При великих концентраціях Н₂, крім кубічної ГЦК, відбувається утворення гексагональної ГЩУ₂ фази, в яких об‘єми ґраток трохи більше, але близькі до об’єму комірки чистого неону. При нагріванні конденсатів до температури порядку плавлення неону гексагональна ГЩУ₂ фаза зникає. Мабуть, ця метастабільна гексагональна фаза у досліджуваних багатих неоном сумішах за своєю природою ідентична ГЩУ₂ фазі, що спостер ігалося раніше у твердих сумішах, багатих воднем. Обидві фази мають однакову симетрію та однакового об’єму комірки. На основі даних про концентраційну і температурну зміни інтенсивностей рентгенівського відбиття отримано відомості про фазовий склад конденсатів. Показано, що з ростом концентрації молекул водню у вихідних газових сумішах кількість ГЦК фази в конденсатах майже лінійно убуває, а кількість ГЩУ₂ фази зростає. У результаті спільного аналізу даних цієї роботи і раніше проведених вимірів установлено фазові границі у всьому концентраційному інтервалі існування конденсатів. Очевидно, через близькість молекулярних параметрів компонентів тверді суміші Ne–nН₂ не утворюють гєлеподібний стан, характерний для холодноосаджених конденсатів Kr–H₂.

Solid solutions of normal hydrogen and neon, quench-deposited from gas mixtures, were studied by powder x-ray diffraction in the interval of hydrogen contents from 2 to 60 mol% and temperatures from 5 K to the melting temperature. The structure of Ne–nH₂ condensates was investigation immediately after preparation. The boundary of homogeneous cubic hydrogen-in-neon solutions has been found to be about 2 mol % under the specific conditions of sample preparation. At higher H₂ concentrations, a hexagonal hcp₂ phase in addition to the cubic fcc phase forms. The volumes of the elementary cells of both the lattices are close to that of pure neon. The hcp₂ disappeares as the condensates are warmed to the melting temperatures. The metastable hexagonal phase observed in the neon-rich mixtures studied here is apparently in nature to that found previously in hydrogen-rich mixtures: both hexagonal phases have roughly the same lattice parameters. Using the data on concentration and temperature variations of the integrated reflection intensities, the phase contents have been estimated. It is shown that increasing hydrogen concentration in the initial gas mixture, the fcc phase fraction decreases almost linearly and the hcp₂ content increases. From the joint analysis of these results and the data of our previous paper, the phase boundaries have been established for the entire concentration range. The solid Ne–nH₂ mixtures do not form gel-like states, like in quench-condensed Kr–H₂ mixtures presumably because the components have close molecular parameters.