Диагностика состава и размера кластеров, cформированных в сверхзвуковых струях газовых смесей Ar–Kr

Abstract

Для бинарных Ar–Kr кластеров размером N от 1∙10³ до 9∙10⁴ атомов/кластер электронографическим методом исследована зависимость содержания компонентов в кластерах от их размера и состава исходной газовой смеси. Впервые представлена диаграмма, показывающая, при каких условиях в струе вместо гетерогенных Ar–Kr кластеров конденсируются однокомпонентные Kr кластеры. Установлено, что ключевыми параметрами для анализа состава кластеров являются критический радиус кластеров Rcr и критическая газовая концентрация криптона Сcr. Для области формирования гетерогенных кластеров приведено аналитическое соотношение, количественно описывающее эффект обогащения таких кластеров криптоном. Полученные результаты дают возможность в дальнейших экспериментах с бинарными струями инертных и простейших молекулярных газов предсказывать состав формируемых кластеров, а также одновременно управлять размером и составом кластеров.

Для бінарних Ar–Kr кластерів розміром N від 1∙10³ до 9∙10⁴ атомів/кластер електронографічним методом досліджено залежність змісту компонентів в кластерах від їх розміру та складу початкової газової суміші. Вперше представлено діаграму, що показує, за яких умов в струмені замість гетерогенних Ar–Kr кластерів конденсуються однокомпонентні Kr кластери. Встановлено, що ключовими параметрами для аналізу складу кластерів є критичний радіус кластерів Rcr та критична газова концентрація криптону Ccr. Для області формування гетерогенних кластерів приведено аналітичне співвідношення, що кількісно описує ефект збагачення таких кластерів криптоном. Отримані результати дають можливість в подальших експериментах з бінарними струменями інертних і простих молекулярних газів передбачати склад формованих кластерів, а також одночасно управляти розміром і складом кластерів.

The electron diffraction technique is employed to study the component composition of binary Ar–Kr clusters with N = 1∙10³ –9∙10⁴ atoms/cluster as a function of cluster size and primary gas mixture composition. A diagram showing the conditions under which homogeneous Kr clusters rather than heterogeneous Ar–Kr clusters are generated in the jet is presented for the first time. It is found that the key parameters to analyze the composition of clusters are critical cluster radius Rcr and critical Kr gas concentration cr C . For the parameter range of heterogeneous cluster formation, an analytical expression is provided which describes quantitatively the enrichment of such clusters with krypton. The results obtained allow one to predict the composition of clusters produced in experiments with binary jets of rare and simple molecular gases, as well as to control simultaneously their size and composition.