Новые особенности релаксации давления в неравновесных кристаллах гелия

Abstract

В области температур 1,3–1,7 К методом прецизионной барометрии изучены процессы структурной релаксации в неравновесных кристаллах гелия, полученных кристаллизацией жидкости при быстром охлаждении. Измерены величины давлений на торцах цилиндрической измерительной ячейки с твердым гелием и их изменение со временем при ступенчатом повышении температуры образца. Анализируются экспериментальные результаты по кинетике релаксации, когда величины давлений, регистрируемые обоими датчиками, возрастали со временем. Из анализа экспериментальных результатов получены оценки средней атомной концентрации вакансий в кристалле, значения коэффициента диффузии вакансий и энергии активации движения вакансий. Работа продолжает исследования структурной релаксации давления, начатые в опубликованной ранее статье (ФНТ 44, 402 (2018)), где для интерпретации экспериментальных данных предложена модель, описывающая релаксацию внутренних напряжений в неравновесных кристаллах гелия, обусловленную диффузионным течением вакансий.

В області температур 1,3–1,7 К методом прецизійної барометрії вивчено процеси структурної релаксації у нерівноважних кристалах гелію, що були одержані кристалізацією рідини при швидкому охолодженні. Виміряно величини тисків на торцях циліндричної вимірювальної комірки з твердим гелієм та їх змінення з часом при ступінчатому нагріванні зразка. Аналізуються експериментальні результати з кінетики релаксації, коли величини тисків, що реєструються обома датчиками, зростали з часом. Із аналізу експериментальних результатів одержані оцінки середньої атомної концентрації вакансій у кристалі, значення коефіцієнта дифузії вакансій та енергії активації процесу релаксації. Робота продовжує дослідження структурної релаксації тиску, започатковане в опублікованій раніше статті (ФНТ 44, 402 (2018)), де для інтерпретації експериментальних даних запропоновано модель релаксації внутрішніх напружень у нерівноважних кристалах гелію, яка зумовлена дифузійним плином вакансій.

The method of precision barometry has been used to study the processes of structural relaxation in nonequilibrium helium crystals obtained by liquid crystallization during rapid cooling in the temperature range 1.3–1.7 K. In the course of the experiment, the pressure at the ends of a cylindrical measuring cell with solid helium and their variation with time during a stepwise heating of the sample was measured. The experimental results on the kinetics of relaxation are analyzed in the paper, when the pressure values recorded by both sensors increased with time. Analysis of the experimental results gives estimates of the average atomic concentration of vacancies in the crystal, the values of the vacancy diffusion coefficient, and the activation energy of vacancy motion. The work continues the study of structural pressure relaxation started in the article published earlier (Low Temp. Phys. 44, 304 (2018)), where a model describing the relaxation of internal stresses in nonequilibrium helium crystals due to the diffusion current of vacancies was proposed to interpret the experimental data.