Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид

Методом прецизионной барометрии проведены измерения температурной зависимости давления кристаллов гелия, находящихся при постоянном объеме, в области температур 50–800 мК на кристаллах разного качества — от свежеприготовленных до тщательно отожженных. Обнаружено, что в неотожженных образцах появл...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Григорьев, В.Н., Майданов, В.А., Рубанский, В.Ю., Рубец, С.П., Рудавский, Э.Я., Рыбалко, А.С., Тихий, В.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2008
Назва видання:	Физика низких температур
Теми:	Твердый гелий
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116909
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид / В.Н. Григорьев, В.А. Майданов, В.Ю. Рубанский, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, А.С. Рыбалко, В.А. Тихий // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 4-5. — С. 431–439. — Бібліогр.: 29 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116909
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1169092025-02-09T14:13:01Z Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид Formation of a glassy phase in solid ⁴He. Contribution to the pressure in the supersolidity region Григорьев, В.Н. Майданов, В.А. Рубанский, В.Ю. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Рыбалко, А.С. Тихий, В.А. Твердый гелий Методом прецизионной барометрии проведены измерения температурной зависимости давления кристаллов гелия, находящихся при постоянном объеме, в области температур 50–800 мК на кристаллах разного качества — от свежеприготовленных до тщательно отожженных. Обнаружено, что в неотожженных образцах появляется дополнительный вклад в давление, пропорциональный Т², который становится доминирующим при Т<300мК, т.е. в области, где ранее наблюдалось аномальное поведение твердого гелия, приписываемое эффекту суперсолид. Такое поведение давления характерно для стекольной фазы, причем в тщательно отожженных образцах вклад этой фазы практически отсутствовал. Наблюдаемый эффект свидетельствует о том, что в твердом гелии, содержащем высокую концентрацию неравновесных дефектов, при охлаждении легко образуется стеклообразная фаза. В экспериментах также зарегистрирована аномально высокая релаксация давления в образцах низкого качества при температурах, близких к температуре плавления. Обсуждаются возможные причины этого эффекта. Методом прецизійної барометрії проведено вимірювання температурної залежності тиску кристал ів гелію, що перебувають при постійному об’ємі, в області температур 50–800 мК на кристалах різної якості — від тих, які щойно приготовлено, до ретельно відпалених. Виявлено, що в невідпалених зразках з’являється додатковий внесок у тиск, пропорційний Т², що стає домінуючим при Т<300 мК, тобто в області, де раніше спостерігалася аномальна поведінка твердого гелію, яка припису ється ефекту суперсолід. Така поведінка тиску характерна для склоподібної фази, причому в ретельно відпалених зразках внесок цієї фази практично був відсутній. Спостережуваний ефект свідчить про те, що у твердому гелії, який містить високу концентрацію нерівноважних дефектів, при охолодженні легко утворюється склоподібна фаза. В експериментах також зареєстровано аномально високу релаксацію тиску в зразках низької якості при температурах, близьких до температури плавлення. Обговорюються можливі причини цього ефекту. High-precision pressure measurements in solid ⁴He, grown by the capillary blocking technique, have been made in a temperature range from 50 to 800 mK on crystals of different quality, both fresh-grown and well-annealed. In unannealed crystals, the temperature dependence of pressure demonstrates a contribution proportional to T², which dominates at temperatures T<300 mK, where an abnormal behavior attributed to «supersolidity» has been previously observed. Such a pressure behavior is specific to glassy phase. The contribution of a glassy phase was not observed practically in well-annealed samples. The effect observed testifies that the glassy phase is formed rather easily in solid helium with a high concentration of nonequilibrium defects. An abnormally drastic pressure relaxation in poor-quality samples was registered at temperatures close to the melting point. Possible reasons for this effect are discussed. Авторы выражают благодарность Н. Прокофьеву, Б. Свистунову, Д. Филю, Р. Хеллаку, С. Шевченко за полезные дискуссии. Работа выполнена при поддержке грантов CRDF (проект 2853), УНТЦ (проект 3718) и МОН Украины (проект М226). 2008 Article Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид / В.Н. Григорьев, В.А. Майданов, В.Ю. Рубанский, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, А.С. Рыбалко, В.А. Тихий // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 4-5. — С. 431–439. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.80.–s https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116909 ru Физика низких температур application/pdf Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Твердый гелий Твердый гелий
spellingShingle	Твердый гелий Твердый гелий Григорьев, В.Н. Майданов, В.А. Рубанский, В.Ю. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Рыбалко, А.С. Тихий, В.А. Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид Физика низких температур
description	Методом прецизионной барометрии проведены измерения температурной зависимости давления кристаллов гелия, находящихся при постоянном объеме, в области температур 50–800 мК на кристаллах разного качества — от свежеприготовленных до тщательно отожженных. Обнаружено, что в неотожженных образцах появляется дополнительный вклад в давление, пропорциональный Т², который становится доминирующим при Т<300мК, т.е. в области, где ранее наблюдалось аномальное поведение твердого гелия, приписываемое эффекту суперсолид. Такое поведение давления характерно для стекольной фазы, причем в тщательно отожженных образцах вклад этой фазы практически отсутствовал. Наблюдаемый эффект свидетельствует о том, что в твердом гелии, содержащем высокую концентрацию неравновесных дефектов, при охлаждении легко образуется стеклообразная фаза. В экспериментах также зарегистрирована аномально высокая релаксация давления в образцах низкого качества при температурах, близких к температуре плавления. Обсуждаются возможные причины этого эффекта.
format	Article
author	Григорьев, В.Н. Майданов, В.А. Рубанский, В.Ю. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Рыбалко, А.С. Тихий, В.А.
author_facet	Григорьев, В.Н. Майданов, В.А. Рубанский, В.Ю. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Рыбалко, А.С. Тихий, В.А.
author_sort	Григорьев, В.Н.
title	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид
title_short	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид
title_full	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид
title_fullStr	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид
title_full_unstemmed	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид
title_sort	образование стекольной фазы в твердом ⁴не. вклад в давление в области суперсолид
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Твердый гелий
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116909
citation_txt	Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид / В.Н. Григорьев, В.А. Майданов, В.Ю. Рубанский, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, А.С. Рыбалко, В.А. Тихий // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 4-5. — С. 431–439. — Бібліогр.: 29 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT grigorʹevvn obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT majdanovva obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT rubanskijvû obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT rubecsp obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT rudavskijéâ obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT rybalkoas obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT tihijva obrazovaniestekolʹnojfazyvtverdom4nevkladvdavlenievoblastisupersolid AT grigorʹevvn formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion AT majdanovva formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion AT rubanskijvû formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion AT rubecsp formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion AT rudavskijéâ formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion AT rybalkoas formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion AT tihijva formationofaglassyphaseinsolid4hecontributiontothepressureinthesupersolidityregion
first_indexed	2025-11-26T16:28:26Z
last_indexed	2025-11-26T16:28:26Z
_version_	1849871051668848640
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 , ñ. 431–439 Îáðàçîâàíèå ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì 4Íå. Âêëàä â äàâëåíèå â îáëàñòè ñóïåðñîëèä Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Â.À. Òèõèé Ôèçèêî–òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà Å–mail: rubanskiy@ilt.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 15 íîÿáðÿ 2007 ã. Ìåòîäîì ïðåöèçèîííîé áàðîìåòðèè ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè äàâëåíèÿ êðèñòàëëîâ ãåëèÿ, íàõîäÿùèõñÿ ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå, â îáëàñòè òåìïåðàòóð 50–800 ìÊ íà êðèñòàë- ëàõ ðàçíîãî êà÷åñòâà — îò ñâåæåïðèãîòîâëåííûõ äî òùàòåëüíî îòîææåííûõ. Îáíàðóæåíî, ÷òî â íå- îòîææåííûõ îáðàçöàõ ïîÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûé âêëàä â äàâëåíèå, ïðîïîðöèîíàëüíûé Ò 2, êîòîðûé ñòàíîâèòñÿ äîìèíèðóþùèì ïðè Ò � 300ìÊ, ò.å. â îáëàñòè, ãäå ðàíåå íàáëþäàëîñü àíîìàëüíîå ïîâåäåíèå òâåðäîãî ãåëèÿ, ïðèïèñûâàåìîå ýôôåêòó ñóïåðñîëèä. Òàêîå ïîâåäåíèå äàâëåíèÿ õàðàêòåðíî äëÿ ñòå- êîëüíîé ôàçû, ïðè÷åì â òùàòåëüíî îòîææåííûõ îáðàçöàõ âêëàä ýòîé ôàçû ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâîâàë. Íàáëþäàåìûé ýôôåêò ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â òâåðäîì ãåëèè, ñîäåðæàùåì âûñîêóþ êîíöåíòðàöèþ íåðàâíîâåñíûõ äåôåêòîâ, ïðè îõëàæäåíèè ëåãêî îáðàçóåòñÿ ñòåêëîîáðàçíàÿ ôàçà. Â ýêñïåðèìåíòàõ òàê- æå çàðåãèñòðèðîâàíà àíîìàëüíî âûñîêàÿ ðåëàêñàöèÿ äàâëåíèÿ â îáðàçöàõ íèçêîãî êà÷åñòâà ïðè òåìïå- ðàòóðàõ, áëèçêèõ ê òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ. Îáñóæäàþòñÿ âîçìîæíûå ïðè÷èíû ýòîãî ýôôåêòà. Ìåòîäîì ïðåöèç³éíî¿ áàðîìåòð³¿ ïðîâåäåíî âèì³ðþâàííÿ òåìïåðàòóðíî¿ çàëåæíîñò³ òèñêó êðèñ- òàë³â ãåë³þ, ùî ïåðåáóâàþòü ïðè ïîñò³éíîìó îá’ºì³, â îáëàñò³ òåìïåðàòóð 50–800 ìÊ íà êðèñòàëàõ ð³çíî¿ ÿêîñò³ — â³ä òèõ, ÿê³ ùîéíî ïðèãîòîâëåíî, äî ðåòåëüíî â³äïàëåíèõ. Âèÿâëåíî, ùî â íåâ³äïàëå- íèõ çðàçêàõ ç’ÿâëÿºòüñÿ äîäàòêîâèé âíåñîê ó òèñê, ïðîïîðö³éíèé Ò 2, ùî ñòàº äîì³íóþ÷èì ïðè Ò � 300 ìÊ, òîáòî â îáëàñò³, äå ðàí³øå ñïîñòåð³ãàëàñÿ àíîìàëüíà ïîâåä³íêà òâåðäîãî ãåë³þ, ÿêà ïðèïè- ñóºòüñÿ åôåêòó ñóïåðñîë³ä. Òàêà ïîâåä³íêà òèñêó õàðàêòåðíà äëÿ ñêëîïîä³áíî¿ ôàçè, ïðè÷îìó â ðå- òåëüíî â³äïàëåíèõ çðàçêàõ âíåñîê ö³º¿ ôàçè ïðàêòè÷íî áóâ â³äñóòí³é. Ñïîñòåðåæóâàíèé åôåêò ñâ³ä÷èòü ïðî òå, ùî ó òâåðäîìó ãåë³¿, ÿêèé ì³ñòèòü âèñîêó êîíöåíòðàö³þ íåð³âíîâàæíèõ äåôåêò³â, ïðè îõîëîäæåíí³ ëåãêî óòâîðþºòüñÿ ñêëîïîä³áíà ôàçà. Â åêñïåðèìåíòàõ òàêîæ çàðåºñòðîâàíî àíîìàëüíî âèñîêó ðåëàêñàö³þ òèñêó â çðàçêàõ íèçüêî¿ ÿêîñò³ ïðè òåìïåðàòóðàõ, áëèçüêèõ äî òåìïåðàòóðè ïëàâ- ëåííÿ. Îáãîâîðþþòüñÿ ìîæëèâ³ ïðè÷èíè öüîãî åôåêòó. PACS: 67.80.–s Êâàíòîâûå êðèñòàëëû. Êëþ÷åâûå ñëîâà: òâåðäûé ãåëèé, ñòåêîëüíàÿ ôàçà, íåðàâíîâåñíûå äåôåêòû. 1. Ââåäåíèå Âîçìîæíîñòü ñâåðõòåêó÷åñòè êâàíòîâûõ êðèñòàë- ëîâ, ïðåäñêàçàííàÿ òåîðåòè÷åñêè áîëåå 30 ëåò íàçàä [1–3], ïîñòîÿííî ïðèâëåêàåò âíèìàíèå ýêñïåðèìåíòà- òîðîâ. Èíòåðåñ ê ýòîé ïðîáëåìå ðåçêî âîçðîñ ïîñëå ñåíñàöèîííûõ ðåçóëüòàòîâ Êèìà è ×ýíà [4], îáíàðó- æèâøèõ íåêëàññè÷åñêèé ìîìåíò èíåðöèè â òîðñèîí- íûõ ýêñïåðèìåíòàõ â òâåðäîì 4Íå ïðè Ò � 0 2, Ê. Îäíà- êî â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïî-ïðåæíåìó íåò êîíñåíñóñà â ïîíèìàíèè ïðèðîäû ýòèõ ýôôåêòîâ, êîòîðûå îáû÷íî ïðèïèñûâàþòñÿ ÿâëåíèþ ñóïåðñîëèä (ñâåðõòåêó÷åñòè êâàíòîâûõ êðèñòàëëîâ). Â ýòîì îòíîøåíèè âàæíàÿ èí- ôîðìàöèÿ ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà èç òåðìîäèíàìè÷åñ- êèõ èçìåðåíèé â 4Íå — èçìåðåíèé òåïëîåìêîñòè è äàâëåíèÿ. Çäåñü ìîæíî áûëî áû îæèäàòü äâà ýôôåêòà — àíîìàëèþ ïðè òåìïåðàòóðå ïåðåõîäà ñèñòåìû â ñî- ñòîÿíèå ñóïåðñîëèä è ñïåöèôè÷íûé âêëàä îò íîâîé ôàçû, èìåþùèé òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü, îòëè÷- íóþ îò âêëàäà ôîíîííîé ïîäñèñòåìû. © Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Â.À. Òèõèé, 2008 Íàèáîëåå ïîëíî òåðìîäèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà òâåðäîãî 4Íå áûëè èññëåäîâàíû ñ ïîìîùüþ èçìåðå- íèé òåïëîåìêîñòè [5–12]. Îäíàêî íè â îäíîì èç ýòèõ ýêñïåðèìåíòîâ íå áûëî îáíàðóæåíî êàêîé-ëèáî àíî- ìàëèè, êîòîðóþ ìîæíî áûëî áû ñâÿçàòü ñ ïåðåõîäîì â ñîñòîÿíèå ñóïåðñîëèä. Ëèøü íåäàâíî â ðàáîòå [13] íàáëþäàëè ðàçìûòûé ìàêñèìóì òåïëîåìêîñòè, êîòî- ðûé àâòîðû ñâÿçûâàþò ñ ïåðåõîäîì êðèñòàëëà èç íîð- ìàëüíîé ôàçû â ôàçó ñóïåðñîëèä. ×òî æå êàñàåòñÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè òåï- ëîåìêîñòè, òî, ñîãëàñíî îäíîìó èç âîçìîæíûõ ñöåíà- ðèåâ, ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî ñîñòîÿíèå ñóïåðñîëèä ìî- æåò áûòü ñâÿçàíî ñ îáðàçîâàíèåì íåóïîðÿäî÷åííîé ñòåêîëüíîé ôàçû (ñì., íàïðèìåð, îáçîð [14]). Â òàêîì ñëó÷àå ìîæíî áûëî áû îæèäàòü íàëè÷èå ëèíåéíîãî ÷ëåíà â òåïëîåìêîñòè â äîïîëíåíèå ê êóáè÷åñêîìó ÷ëåíó, ñâÿçàííîìó ñ ôîíîíàìè. Àíàëèç èìåâøèõñÿ ýêñïåðèìåíòîâ [5–12] ïîêàçàë, ÷òî â ïîëîâèíå èç ýòèõ ðàáîò [5,8–10] îòìå÷àëîñü îòñóòñòâèå ëèíåéíîãî ïî òåìïåðàòóðå âêëàäà â òåïëîåìêîñòü, â òî âðåìÿ êàê â äðóãîé ïîëîâèíå [6,7,11–12] ñîîáùàëîñü î íàëè÷èè íåáîëüøîãî ëèíåéíîãî âêëàäà, êîòîðûé â áîëüøèí- ñòâå ñëó÷àåâ èìåë òîò æå ïîðÿäîê âåëè÷èíû èëè äàæå áûë ìåíüøå òåïëîåìêîñòè ïóñòîé ÿ÷åéêè. Òàêèì îá- ðàçîì, âîïðîñ îá îáðàçîâàíèè ñòåêîëüíîé ôàçû â îá- ëàñòè ñóïåðñîëèä îñòàâàëñÿ îòêðûòûì. Îòâåòà íà ýòîò âîïðîñ íå óäàëîñü ïîëó÷èòü è â ýêñ- ïåðèìåíòàõ, èñïîëüçîâàâøèõ èçìåðåíèå äàâëåíèÿ òâåðäîãî ãåëèÿ ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå [15–17]. Çäåñü òàêæå íå áûëî îáíàðóæåíî êàêèõ-ëèáî àíîìàëèé â îá- ëàñòè ñóùåñòâîâàíèÿ ñóïåðñîëèä. Â òàêîé ñèòóàöèè ïðåäñòàâëÿëîñü öåëåñîîáðàçíûì ïðîâåñòè ñïåöèàëüíûé ïîèñê óñëîâèé âîçìîæíîãî îá- ðàçîâàíèÿ ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì ãåëèè. Â îòëè- ÷èå îò ïðåæíèõ ýêñïåðèìåíòîâ [5–12,15–17], âàæíî áûëî èñïîëüçîâàòü êðèñòàëëû ãåëèÿ ðàçëè÷íîãî êà- ÷åñòâà — îò ñâåæåïðèãîòîâëåííûõ îáðàçöîâ äî õîðî- øî îòîææåííûõ. Â êà÷åñòâå ìåòîäà èññëåäîâàíèÿ áûë âûáðàí ìåòîä ïðåöèçèîííîé áàðîìåòðèè ïî äâóì ïðè- ÷èíàì. Âî-ïåðâûõ, îí îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ òî÷- íîñòü èçìåðåíèé. Âî-âòîðûõ, â îòëè÷èå îò èçìåðåíèé òåïëîåìêîñòè, â ýòîì ñëó÷àå íå âîçíèêàåò âêëàäà, ýê- âèâàëåíòíîãî âêëàäó ïóñòîãî êàëîðèìåòðà. Åñëè òâåðäûé ãåëèé ðàññìàòðèâàòü êàê ñèñòåìó, ñîñòîÿùóþ èç íåñêîëüêèõ ïîäñèñòåì, òî ñâÿçü ìåæäó èçìåðåííûì çíà÷åíèåì ïîëíîãî äàâëåíèÿ êðèñòàëëà Ð Ò( ) è òåïëîåìêîñòüþ âûðàæàåòñÿ óðàâíåíèåì Ìàÿ–Ãðþíåéçåíà (ñì., íàïðèìåð, [18]): dP dT C VV i i i � � � � � � � , (1) ãäåV — ìîëÿðíûé îáúåì òâåðäîãî ãåëèÿ, i è C i — ïà- ðàìåòð Ãðþíåéçåíà è òåïëîåìêîñòü i–é ïîäñèñòåìû. Àíàëèç òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè äàâëåíèÿ òâåð- äîãî ãåëèÿ [19] â îáëàñòè òåìïåðàòóð 0,2–0,7 Ê ïîêàçàë, ÷òî â âûñîêîêà÷åñòâåííûõ êðèñòàëëàõ âêëàä â äàâëåíèå âíîñÿò âàêàíñèîííàÿ è ôîíîííàÿ ïîäñèñòåìû P Tvac ( ) è P Tph ( ). Â îáùåì ñëó÷àå òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïî- ëíîãî äàâëåíèÿ ìîæåò áûòü çàïèñàíà â âèäå P T P P T P T P T( ) ( ) ( ) ( )� � � �0 vac ph other , (2) ãäå P T0( ) — äàâëåíèå ïðè Ò � 0, à ÷ëåí P Tother ( ) ó÷è- òûâàåò âêëàä äðóãèõ âîçìîæíûõ ïîäñèñòåì, êîòîðûå ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ â òâåðäîì ãåëèè. Â ðàìêàõ òàêîãî ïîäõîäà â íàñòîÿùåé ðàáîòå áûë ïðîâåäåí ïîèñê ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì ãåëèè â òîé îáëàñòè, ãäå ïðîÿâëÿëèñü ýôôåêòû, ïðèïèñûâàå- ìûå îáðàçîâàíèþ ñâåðõòåêó÷åé ôàçû. Ïåðâûå ïîëó- ÷åííûå ðåçóëüòàòû áûëè îïóáëèêîâàíû â ðàáîòå [20]. 2. Ýêñïåðèìåíò 2.1. Ïðèãîòîâëåíèå îáðàçöîâ è ìåòîäèêà èçìåðåíèé Îáðàçöû òâåðäîãî ãåëèÿ âûðàùèâàëè èç ãàçîîáðàç- íîãî 4Íå ìåòîäîì áëîêèðîâêè êàïèëëÿðà. Èññëåäóå- ìûé êðèñòàëë, èìåþùèé ôîðìó öèëèíäðà äèàìåòðîì 9 ìì è âûñîòîé 1,5 ìì, íàõîäèëñÿ â ìåäíîé ÿ÷åéêå, êîòîðàÿ ÷åðåç ðàçúåìíûé êîíè÷åñêèé òåïëîâîé êîí- òàêò áûëà ñâÿçàíà ñ ïëèòîé êàìåðû ðàñòâîðåíèÿ. Òà- êàÿ ÿ÷åéêà îáåñïå÷èâàëà íàäåæíîå îõëàæäåíèå îáðàç- öà ñ ìàëûì âðåìåíåì òåïëîâîé ðåëàêñàöèè. Âåðõíÿÿ êðûøêà èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêè (ðèñ. 1) ïðåäñòàâëÿëà ñîáîé ìåìáðàíó, ñäåëàííóþ èç áåðèë- ëèåâîé áðîíçû, òîëùèíîé 0,9 ìì, êîòîðàÿ è èãðàëà ðîëü ïîäâèæíîãî ýëåêòðîäà åìêîñòíîãî äàò÷èêà äàâëåíèÿ Ñòðàòè–Àäàìñà. Ïîñëåäíèé îáåñïå÷èâàë èçìåðåíèå 432 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Â.À. Òèõèé 6 1 2 3 4 5 Ðèñ. 1. Ñõåìà èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêè: îáðàçåö (1), ìåìáðà- íà åìêîñòíîãî äàò÷èêà äàâëåíèÿ (2), êàïèëëÿð çàïîëíåíèÿ (3), êîðïóñ (4), ïëèòà êàìåðû ðàñòâîðåíèÿ (5), äèýëåêòðè- ÷åñêàÿ ïðîêëàäêà (6). A, Â, Ñ — ñì. òåêñò ñòàòüè. Îáðàçîâàíèå ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì 4Íå. Âêëàä â äàâëåíèå â îáëàñòè ñóïåðñîëèä Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 433 Òàáëèöà 1. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè èññëåäîâàííûõ îáðàçöîâ ¹ îáðàçöà V, ñì 3 /ìîëü Ò, ìÊ ag �10 3 , áàð�Ê–2 Ïðèìå÷àíèå ¹ îáðàçöà V, ñì 3 /ìîëü Ò, ìÊ ag �10 3 , áàð�Ê–2 Ïðèìå÷àíèå 1 20,4* 150–470 2,29 17 20,27 2 20,3* 450–86 0,47 18 20,62 800–100 2,31 3 20,5* 420–140 1,56 100–700 1,8 4 20,3* 500–100 0,94 700–100 3,76 5 20,4* 500–120 0,22 100–500 1,91 6 20,4* 450–100 0,54 200–750 2,02 Îòæèã 4 ÷ 7 20,0* 400–140 1,31 80–800 4,54 8 20,36 90–400 0,12 Ðåëàêñàöèÿ 550–80 0,39 Îòæèã 3 ÷ 200–600 0,74 Îòæèã 10 ÷ 50–700 2,12 9 Ðåëàêñàöèÿ 350–150 – 0,53 10 20,36 600–100 1,94 80–750 1,56 100–700 5,44 650–135 – 0,73 Îòæèã 25 ÷ 100–400 2,38 100–700 0,63 11 20,6 9 450–100 2,6 Îòæèã 2,5 ÷ 700–150 0,18 100–450 3,02 100–700 0,81 Îòæèã 2 ÷ 450–100 1,97 Îòæèã 3 ÷ 19 20,02 500–110 0,07 150–450 1,98 150–600 0,57 450–130 1,97 600–100 2,24 Îòæèã 1 ÷ 190–400 0,27 100–650 0,39 12 20,37 650–100 0,2 650–100 0,07 Îòæèã 2 ÷ 100–600 2,27 100–650 – 0,63 500–100 1,25 700–100 4,57 13 20.03 550–100 2,47 100–650 0,28 100–400 6,46 20 20,49 750–130 2,99 550–100 1,75 100–650 4,13 150–600 1,76 760–130 1,29 400–100 3,23 Îòæèã 1 ÷ 80–670 2,14 14 19,83 400–100 3,45 700–150 1,49 Îòæèã 1 ÷ 800–80 1,35 Îòæèã 20 ÷ 100–600 1,97 120–300 –0,74 600–100 1,68 15 20.12 600–100 2,31 150–550 2,52 100–800 1,05 550–100 2,64 800–100 1,66 Îòæèã 24 ÷ 100–650 1,36 100–800 3,7 550–100 1,55 400–100 1,42 100–650 2,17 16 20,38 700–150 6,03 700–80 0,49 Îòæèã 48 ÷ 180–800 5,87 75–660 0,59 700–100 0,25 550–70 1,49 100–700 7,47 90–660 0,91 700–100 1,77 650–75 0,73 100–500 0,39 Îòæèã 24 ÷ 100–700 0,97 * — îòìå÷åíû çíà÷åíèÿ ìîëÿðíûõ îáúåìîâ, äëÿ êîòîðûõ íå èçìåðÿëèñü âåëè÷èíû Ð0. Ýòè ìîëÿðíûå îáúåìû èçâåñòíû ñ îøèáêîé ± 0,1 ñì3/ìîëü. äàâëåíèÿ êðèñòàëëà in situ ñ ðàçðåøåíèåì ±3 Ïà. Äëÿ èç- ìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû èñïîëüçîâàëè òåðìîìåòð ñîïðî- òèâëåíèÿ èç RuO2 è êðèñòàëëèçàöèîííûé òåðìîìåòð, îñíîâàííûé íà èçìåðåíèè êðèâîé ïëàâëåíèÿ 3Íå. Òåð- ìîìåòðû ðàñïîëàãàëè ðÿäîì ñ èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêîé íà ïëèòå êàìåðû ðàñòâîðåíèÿ. Áîëåå ïîäðîáíî êîíñò- ðóêöèÿ è îñîáåííîñòè èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêè îïèñàíû ðàíåå [21]. Òî÷íîå ñîäåðæàíèå âîçìîæíûõ ïðèìåñåé 3Íå â èñ- ïîëüçóåìîì 4Íå, èìåâøåì êîììåð÷åñêóþ ÷èñòîòó, íå èçìåðÿëîñü. ×òîáû óìåíüøèòü êîíöåíòðàöèþ 3Íå â îáðàçöå, ïðè ñîçäàíèè âûñîêîãî äàâëåíèÿ ñ ïîìîùüþ àäñîðáöèîííîãî ãàçèôèêàòîðà óäàëÿëèñü ïóòåì îòêà÷- êè ïåðâûå ïîðöèè äåñîðáèðîâàííîãî ãàçà, áîãàòûå 3Íå. Îá îòñóòñòâèè çàìåòíîé êîíöåíòðàöèè 3Íå ñâè- äåòåëüñòâîâàë òîò ôàêò, ÷òî ïðè îõëàæäåíèÿ îáðàçöà äî ~50 ìÊ íå áûëî îáíàðóæåíî ôàçîâîãî ðàññëîåíèÿ. Îñíîâíûå ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïîñëå âûðàùèâàíèÿ èññëåäóåìîãî êðèñòàë- ëà îáðàçåö îõëàæäàëñÿ äî ~1 Ê ñ ìàêñèìàëüíî âîçìîæ- íîé ñêîðîñòüþ (~ 30 ìÊ/ìèí) äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìàêñè- ìàëüíîé êîíöåíòðàöèè äåôåêòîâ â êðèñòàëëå. Çàòåì ïðîèñõîäèëî ñòóïåí÷àòîå îõëàæäåíèå îáðàçöà ñ øà- ãîì 30–100 ìÊ äî òåìïåðàòóð íèæå 100 ìÊ. Ïðè ýòîì íà êàæäîé ñòóïåíè îõëàæäåíèÿ èçìåðÿëè ñîîòâåòñòâó- þùåå ðàâíîâåñíîå çíà÷åíèå äàâëåíèÿ. Ïîñëå èçîòåð- ìè÷åñêîé âûäåðæêè ïðè ìèíèìàëüíîé òåìïåðàòóðå â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ÷àñîâ îáðàçåö îòîãðåâàëñÿ òà- êèìè æå ñòóïåíüêàìè ñ îäíîâðåìåííûì èçìåðåíèåì äàâëåíèÿ. Ïîñëå ýòîãî îáðàçåö ïîäâåðãàëñÿ îòæèãó âáëèçè òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ, è çàòåì âñÿ âûøåèç- ëîæåííàÿ ïðîöåäóðà èçìåðåíèé ïîâòîðÿëàñü ñíîâà. Â ýêñïåðèìåíòå èñïîëüçîâàíû ðàçíûå ðåæèìû îòæèãà (ñì. ðàç. 4). Âñåãî èññëåäîâàíî 20 îáðàçöîâ â îáëàñòè äàâëåíèé 28–43 áàð è òåìïåðàòóð 50 ìÊ–0,8 Ê. Îñíîâ- íûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1. 2.2. Ñâÿçü èçìåíåíèÿ åìêîñòè ñ äàâëåíèåì â äàò÷èêàõ òèïà Ñòðàòè–Àäàìñà Â åìêîñòíûõ äàò÷èêàõ äàâëåíèÿ Ñòðàòè–Àäàìñà ïðàêòè÷åñêè íåèçáåæíà åìêîñòíàÿ ñâÿçü ìåæäó èçìåðè- òåëüíûìè ïëàñòèíàìè êîíäåíñàòîðà. Êàëèáðîâêà åìêîñ- òíîãî äàò÷èêà, êîòîðàÿ, êàê ïðàâèëî, ïðîèçâîäèòñÿ ïðè îäíîé ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå, ÷àñòè÷íî ó÷èòûâàåò òàêóþ ñâÿçü. Îäíàêî áîëåå òî÷íûé ó÷åò, â ÷àñòíîñòè ïðè íàëè÷èè òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ïàðàçèòíîé åìêîñ- òè, òðåáóåò ñïåöèàëüíîãî ðàññìîòðåíèÿ. Äàâëåíèå, èçìåðÿåìîå äàò÷èêîì Ñòðàòè–Àäàìñà, îáû÷íî ðàññ÷èòûâàþò ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèÿ (ñì., íàïðèìåð, [22]) P A C C P � � � �� 1 0 1 0 1 ( ) ( ) , (3) ãäå A1 — êîíñòàíòà, Ñ 0 0( ) è Ñ Ð( ) — åìêîñòè èçìåðè- òåëüíîãî êîíäåíñàòîðà ïðè äàâëåíèè ðàâíîì 0 è P ñî- îòâåòñòâåííî. Ïðè íàëè÷èè ïàðàçèòíîé åìêîñòíîé ñâÿ- çè ìåæäó ïëàñòèíàìè À è Ñ êîíäåíñàòîðà (ñì. ðèñ. 1) ôîðìóëà (3) ñòàíîâèòñÿ íåóäîáíîé â ïðèìåíåíèè, îñîáåííî â ñëó÷àå, êîãäà ïàðàçèòíàÿ åìêîñòü C b îêàçû- âàåòñÿ çàâèñÿùåé îò òåìïåðàòóðû (ñì. íèæå). Â äàííîì ñëó÷àå C Ñ Ñb ÀB BC� � ( )1 1 1 (ðèñ. 1), ãäå Ñ AB è Ñ BC — åìêîñòè ìåæäó èçîëèðîâàííûìè äåòàëÿìè A–B è B–C íà ðèñ. 1. Ñ ó÷åòîì ïàðàçèòíîé åìêîñòè C C C b0 000( ) � � , (4) ãäå C a/d00 0� , d 0 — ðàññòîÿíèå ìåæäó ïëàñòèíàìè êîíäåíñàòîðà ïðè Ð� 0, à êîíñòàíòà a äëÿ êðóãîâûõ ïëàñòèí ñ ðàäèóñîì R â ïðåíåáðåæåíèè êðàåâûìè ýô- ôåêòàìè ðàâíà R /2 4. Åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî C b íå çàâèñèò îò äàâëåíèÿ, òî C P C d P /d C b( ) ( ) � �00 01 � , (5) ãäå �d — èçìåíåíèå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ïëàñòèíàìè ïðè ïðèëîæåíèè äàâëåíèÿ P. Òîãäà � � � C C P C Ñ d d d/d � � ( ) ( ) ( ) 0 1 00 0 0 . (6) Îáû÷íî ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî �d ÿâëÿåòñÿ ëèíåéíîé ôóíêöè- åé äàâëåíèÿ, ò.å. �d kP k� ( — êîíñòàíòà, îïðåäåëÿåìàÿ óïðóãèìè ñâîéñòâàìè ìåìáðàíû). Ñ ó÷åòîì ýòîãî ìîæ- íî çàïèñàòü 1 �C A P B� � , (7) ãäå A d C k � 0 00 , B C� 00 1 . Òàêèì îáðàçîì, ïîñòðîèâ ãðàäóèðîâî÷íûé ãðàôèê çàâèñèìîñòè �C 1 îò P 1, ìîæíî íàäåæíî îïðåäåëèòü âåëè÷èíû À è Â è â äàëüíåéøåì èñïîëüçîâàòü (7) äëÿ íàõîæäåíèÿ äàâëåíèÿ ïî èçìåðåííûì çíà÷åíèÿì �C. Ïîä÷åðêíåì, ÷òî âûðàæåíèå (7) ïðèãîäíî è â ñëó÷àå çàâèñÿùåé îò òåìïåðàòóðû ïàðàçèòíîé åìêîñòè. Ïðè íå çàâèñÿùèõ îò òåìïåðàòóðû ïàðàìåòðàõ À è Â ãðàäó- èðîâêà ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíà ïðè ëþáîé òåìïåðà- òóðå, à òàêæå ïðè èçìåíÿþùåéñÿ òåìïåðàòóðå, êàê ýòî èìååò ìåñòî ïðè ãðàäóèðîâêå êðèñòàëëèçàöèîííûõ òåðìîìåòðîâ. Ïðè �C C� 00 ñïðàâåäëèâà ýêâèâàëåíò- íàÿ çàïèñü (7): � � � �P A C B C m m n m � � � �1 0 , (8) ãäå n âûáèðàåòñÿ èç óñëîâèÿ äîñòèæåíèÿ íåîáõîäèìîé òî÷íîñòè ãðàäóèðîâêè. Ôîðìóëó (8) ñðàâíèì ñ (3), êî- òîðóþ ìîæíî çàïèñàòü â âèäå 434 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Â.À. Òèõèé P A C C C P � 1 0 0 � ( ) ( ) . (9) Èç (9) ñëåäóåò, ÷òî êîýôôèöèåíò ïåðåä �C â ñëó÷àå C b (âõîäÿùåé â C 0 0( ) è C P( )), çàâèñÿùåé îò òåìïåðàòóðû, òàêæå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, à ýòî îçíà÷àåò, ÷òî èñ- ïîëüçîâàíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ äàâëåíèÿ ôîðìóëû (3) òðåáóåò ãðàäóèðîâêè ïðè âñåõ òåìïåðàòóðàõ, â òî âðå- ìÿ êàê äëÿ ôîðìóëû (8) äîñòàòî÷íî ãðàäóèðîâêè ïðè îäíîé òåìïåðàòóðå. Îöåíêè ïîêàçàëè, ÷òî ïðè ïðåöèçèîííîì èçìåðå- íèè äàâëåíèÿ ó÷åò ïàðàçèòíîé åìêîñòè è åå òåìïåðà- òóðíîé çàâèñèìîñòè ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì. 3. Àíàëèç òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè äàâëåíèÿ Îñíîâíàÿ öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — ïîèñê âêëàäà â äàâëåíèå ñòåêëîïîäîáíîé ôàçû, ïîÿâëåíèå êîòîðîé ìîæíî áûëî îæèäàòü ïðè áûñòðîé êðèñòàëëèçàöèè â óñëîâèÿõ ïîñòîÿííîãî îáúåìà. Êàê èçâåñòíî, îäíèì èç õàðàêòåðíûõ ïðèçíàêîâ íàëè÷èÿ ñòåêîëüíîé ôàçû â äèýëåêòðèêàõ ñ÷èòàåòñÿ íàëè÷èå ëèíåéíîãî âêëàäà â òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü òåïëîåìêîñòè. Òàêîìó âêëàäó ñîîòâåòñòâóåò êâàäðàòè÷íûé ÷ëåí â çàâèñè- ìîñòè Ð Ò( ). Îñíîâíûå èçìåðåíèÿ Ð Ò( ) áûëè ïðîâåäå- íû ïðè Ò � 0 8, Ê, ÷òîáû èñêëþ÷èòü âêëàä â äàâëåíèå âàêàíñèé, êîòîðûå ïðàêòè÷åñêè íå èçó÷àëèñü â íåñî- âåðøåííûõ êðèñòàëëàõ. Â òàêèõ óñëîâèÿõ ñîîòíîøå- íèå (2) ìîæåò áûòü çàïèñàíî â âèäå P P a T a Tp g� � �0 4 2 , (10) a p è ag — ïîñòîÿííûå (ïðèV � const), õàðàêòåðèçóþùèå âêëàä â äàâëåíèå ôîíîííîé è ñòåêîëüíîé ïîäñèñòåì. Òèïè÷íûé âèä ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòåé Ð Ò( ) ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 2 äëÿ äâóõ îáðàçöîâ. Íàèáîëåå íàãëÿäíî íàëè÷èå ñòåêëîïîäîáíîé ôàçû ìîæåò áûòü ïðî- èëëþñòðèðîâàíî ïóòåì ïîñòðîåíèÿ ãðàôèêà çàâèñèìîñòè ( )P P /T 0 2 êàê ôóíêöèè T 2(ñì. ðèñ. 3). Íà òàêîì ãðàôè- êå óãîë ïîëó÷àþùèõñÿ ïðÿìûõ õàðàêòåðèçóåò ôîíîííûé âêëàä, à «îòñå÷êà» íà îñè îðäèíàò ïðè T � 0 — ñòåêîëü- íûé. Íà ðèñóíêå ïðåäñòàâëåíû äàííûå äëÿ òðåõ îáðàç- öîâ: òùàòåëüíî îòîææåííîãî, ÷àñòè÷íî îòîææåííîãî è íåîòîææåííîãî. Âèäíî ñóùåñòâåííîå ðàçëè÷èå ñòåêîëü- íûõ âêëàäîâ. Òåì íå ìåíåå òàêèå ãðàôèêè íîñÿò ëèøü èë- ëþñòðàòèâíûé õàðàêòåð è ìàëî ïðèãîäíû äëÿ êîëè÷åñ- òâåííîé îáðàáîòêè èç-çà çàâûøåííîãî âêëàäà òî÷åê, ñîîòâåòñòâóþùèõ ìàëûì çíà÷åíèÿì Ð Ð 0, ñðàâíèìûõ ñ òî÷íîñòüþ èçìåðåíèÿ äàâëåíèÿ. Ïîýòîìó îñíîâíàÿ îáðà- áîòêà äàííûõ áûëà ïðîâåäåíà ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèÿ (7), êîòîðîå ñ èñïîëüçîâàíèåì P â ôîðìå (10) è ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî P P0 �� ph è Pg , ìîæíî çàïèñàòü â âèäå �C T T � 1 2 4� � , (11) ãäå � � � � �� d kP C 0 0 00 1 1 , � � d a kP C g0 0 2 00 , � d a kP C p0 0 2 00 — ïà- ðàìåòðû, â èçó÷àåìîé îáëàñòè íå çàâèñÿùèå îò P è T . Îòìåòèì, ÷òî èñïîëüçîâàíèå äëÿ îáðàáîòêè ðåçóëüòà- òîâ ôîðìóëû (11) ïîçâîëÿåò âîîáùå îáîéòèñü áåç ïðåä- âàðèòåëüíîé ãðàäóèðîâêè äàò÷èêà äàâëåíèÿ, ÷òî ìîæåò ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü íàäåæíîñòü îïðåäåëÿåìûõ ïàðà- ìåòðîâ. Íà ïðåäâàðèòåëüíîé ñòàäèè îáðàáîòêè áûëî óñòàíîâ- ëåíî, ÷òî íàéäåííûå çíà÷åíèÿ àÐ îêàçàëèñü ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþùèìè ñ ðàññ÷èòàííûìè ïî óíèâåðñàëüíûì ñî- îòíîøåíèÿì äëÿ ôîíîííîãî âêëàäà â [19,23 ], ïîýòîìó îêîí÷àòåëüíóþ îáðàáîòêó ïðîâîäèëè ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàñ÷åòíûõ çíà÷åíèé àÐ � 1,322·10–9V5,534 áàð�Ê–4 (V — â ñì3�ìîëü–1). Îáðàçîâàíèå ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì 4Íå. Âêëàä â äàâëåíèå â îáëàñòè ñóïåðñîëèä Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 435 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 T, K 1 2 1 2 3 2 1 0 P – P , 1 0 0 – 3 á àð Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èçìåðåííûõ çíà÷åíèé Ð Ò Ð( ) – ( )0 äëÿ äâóõ íåîòîææåííûõ îáðàçöîâ ¹13 (�) è ¹20 (�) ñ ìîëÿðíûìè îáúåìàìè 20,03 è 20,49 ñì 3 /ìîëü. Êðèâûå 1 è 2 îïèñûâàþò ôîíîííûé è ñòåêîëüíûé âêëàäû ñîîòâåòñòâåííî. 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 T , K 2 2 Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ( )P P /T 0 2 îò Ò 2, èëëþñòðèðóþùàÿ ïðîÿâëåíèå ôîíîííîãî è ñòåêîëüíîãî âêëàäîâ â íåîòîæ- æåííîì (1), ÷àñòè÷íî îòîææåííîì (2) è ïîëíîñòüþ îòîæ- æåííîì (3) îáðàçöàõ. Çàâèñèìîñòè (1) è (2) ïîñòðîåíû ñ èñïîëüçîâàíèåì óñðåäíåííûõ äàííûõ. Êà÷åñòâî îïèñàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñ ïîìîùüþ (11) èëëþñòðèðóåò ðèñ. 4. Îïèñàííîé ïðîöåäóðå îáðàáîòêè áûëè ïîäâåðãíó- òû äàííûå îáðàçöîâ, äëÿ êîòîðûõ â õîäå èçìåðåíèé íå íàáëþäàëèñü ïðîöåññû ðåëàêñàöèè, ò.å. èçìåíåíèå äàâëåíèÿ ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðå (ñì. ðàçä. 4). Ïîëó÷åííûå ïðè ýòîì çíà÷åíèÿ ag èìåëè çíà÷èòåëü- íûé ðàçáðîñ îñîáåííî äëÿ íåîòîææåííûõ îáðàçöîâ. Òàêîé ðàçáðîñ ïðåäñòàâëÿåòñÿ âïîëíå åñòåñòâåííûì, ïîñêîëüêó çíà÷åíèÿ ag â ñóùåñòâåííîé ìåðå îïðåäå- ëÿþòñÿ ñòåïåíüþ äåôåêòíîñòè îáðàçöà, êîòîðàÿ ïðàê- òè÷åñêè íå êîíòðîëèðóåòñÿ. Äàííûå äëÿ ðàçëè÷íûõ äàâëåíèé ëåæàò â ïðåäåëàõ ðàçáðîñà. Â òàáë. 2 ïðèâå- äåíû óñðåäíåííûå çíà÷åíèÿ ag è ñðåäíåêâàäðàòè÷íûå îòêëîíåíèÿ äëÿ òðåõ êàòåãîðèé îáðàçöîâ: íåîòîææåí- íûå, ÷àñòè÷íî îòîææåííûå è òùàòåëüíî îòîææåííûå. Êî âòîðîé êàòåãîðèè îáðàçöîâ îòíåñåíû òå, êîòîðûå îòæèãàëèñü ìåíåå 10 ÷. Âèäíî, ÷òî äëÿ ýòèõ îáðàçöîâ çíà÷åíèÿ ag ëåæàò â ïðåäåëàõ ðàçáðîñà äàííûõ äëÿ íåîòîææåííûõ îáðàçöîâ. ×àñòè÷íûé îòæèã ñêàçàëñÿ â îñíîâíîì ëèøü â óìåíüøåíèè ðàçáðîñà. Äëÿ îòîæ- æåííûõ îáðàçöîâ çíà÷åíèÿ ag ëèøü íåçíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäÿò ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå îòêëîíåíèå. Âåëè- ÷èíû ñòåêîëüíîãî âêëàäà äëÿ íåîòîææåííûõ îáðàçöîâ âèäíû íà ðèñ. 2, à ñòåêîëüíûé è ôîíîííûé âêëàäû ñðàâíèâàþòñÿ ïðè T � 0 3, Ê, ò.å. â îáëàñòè ýôôåêòà ñó- ïåðñîëèä. Íàéäåííûå çíà÷åíèÿ ag ìîæíî ñîïîñòàâèòü ñ êîýô- ôèöèåíòàìè ëèíåéíîãî âêëàäà â òåïëîåìêîñòü. Îäíàêî êîëè÷åñòâåííîå ñðàâíåíèå çàòðóäíåíî èç-çà íåîïðå- äåëåííîñòè ñîîòâåòñòâóþùåãî ïàðàìåòðà Ãðþíåéçåíà. Åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî îí ïðèáëèçèòåëüíî òàêîé æå, êàê è â ôîíîííîé ïîäñèñòåìå, òî íàøè äàííûå îêàçûâà- þòñÿ äîâîëüíî áëèçêèìè ê ðåçóëüòàòàì, ïîëó÷åííûì ïðè îáðàáîòêå äàííûõ [6], è ïðèáëèçèòåëüíî íà ïîðÿ- äîê áîëüøå, ÷åì íàéäåííûå â [24] ïðè îáðàáîòêå äàí- íûõ [12]. Òàêèì îáðàçîì, ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçà- ëè, ÷òî â îáðàçöàõ 4Íå, êðèñòàëëèçóþùèõñÿ â óñëîâè- ÿõ ïîñòîÿííîãî îáúåìà, âîçíèêàþò ìåòàñòàáèëüíûå ñîñòîÿíèÿ, ïðîÿâëÿþùèå êâàçèñòåêîëüíîå ïîâåäåíèå, è óñòðàíÿåìûå òîëüêî ïîñëå òùàòåëüíîãî îòæèãà. 4. Ðåëàêñàöèîííûå ïðîöåññû è îòæèã Êàê óæå îòìå÷àëîñü, âñå èññëåäîâàííûå îáðàçöû ïðèãîòîâëÿëè ìåòîäîì áëîêèðîâêè êàïèëëÿðà. Ïðè ýòîì êðèñòàëëèçàöèÿ îñóùåñòâëÿëàñü â óñëîâèÿõ ïîñòîÿííî- ãî îáúåìà ïðè íåïðåðûâíîì èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû è äàâëåíèÿ, ÷òî ïðèâåëî ê ïîëó÷åíèþ ïîëèêðèñòàëëè÷åñ- êèõ îáðàçöîâ, ñîäåðæàùèõ áîëüøîå ÷èñëî íåðàâíîâåñ- íûõ äåôåêòîâ. Òåì íå ìåíåå â áîëüøèíñòâå îáðàçöîâ íå áûëî çàðåãèñòðèðîâàíî çàìåòíîé ðåëàêñàöèè íå òîëüêî ïðè îõëàæäåíèè, íî è ïðè ïîñëåäóþùåì îòîãðåâå, ïîêà òåìïåðàòóðà íå ïðèáëèæàëàñü ê òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ Ò m íà âåëè÷èíó 100 ìÊ. Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíî òèïè÷- íîå ïîâåäåíèå äàâëåíèÿ â òàêèõ îáðàçöàõ ïðè èçìåíå- 436 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Â.À. Òèõèé 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 2,92835 2,92840 2,92845 2,92850 2,92855 2,92860 2,92865 2,92870 2,92875 T, K 1 0 0 C , �� – 1 – 1 ï Ô Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû 100/ C� , èë- ëþñòðèðóþùàÿ êà÷åñòâî îïèñàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñ ïîìîùüþ (11). Äàííûå äëÿ îáðàçöîâ ¹19 (�) è 20 (�) ñ ìîëÿðíûìè îáúåìàìè 20,02 è 20,49 ñì 3 /ìîëü. Òàáëèöà 2. Óñðåäíåííîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ag , îïèñû- âàþùåãî âêëàä ñòåêîëüíîé ôàçû, äëÿ òðåõ òèïîâ îáðàçöîâ. ag �10 3 , áàð�Ê–2 �ag Êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòîâ Íåîòîææåííûé 2,33 0,35 33 ×àñòè÷íî îòîæææåííûé 1,68 0,25 27 Îòîææåííûé 0,58 0,17 14 1 10 0 20 1 2 3 4 5 á à P, á àð T , K t, ÷ 44 43 42 41 2,0 1,5 1,0 0,5 Ðèñ. 5. Èçìåíåíèå äàâëåíèÿ â îáðàçöå ¹14 ñî âðåìåíåì (à) ïîä âëèÿíèåì èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû èëè îòæèãà (á). íèè òåìïåðàòóðû, ïðè ýòîì âûäåëåíî 5 õàðàêòåðíûõ îáëàñòåé. Îáëàñòü 1 õàðàêòåðèçóåò ñîñòîÿíèå îáðàçöà ïîñëå áûñòðîãî ïåðâè÷íîãî îõëàæäåíèÿ. Çäåñü ïðè ïî- ñòîÿííîé òåìïåðàòóðå (� 500 ìÊ) ñîõðàíÿåòñÿ ïîñòîÿí- íîå çíà÷åíèå äàâëåíèÿ (� 43,8 áàð). Â îáëàñòè 2 ïîâû- øåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê íåáîëüøîìó ðîñòó äàâëåíèÿ, îáóñëîâëåííîìó âîçðàñòàíèåì ôîíîííîãî è âàêàíñèîííîãî âêëàäîâ. Â îáëàñòè 3 äàëüíåéøåå ïîâû- øåíèå òåìïåðàòóðû ñîïðîâîæäàåòñÿ äîñòàòî÷íî ðåçêèì ïàäåíèåì äàâëåíèÿ, êîòîðîå â îáëàñòè 4 ñìåíÿåòñÿ áî- ëåå ïëàâíûì, ïðîèñõîäÿùèì ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðà- òóðå îòæèãà. Äàâëåíèå ñòàáèëèçèðóåòñÿ òîëüêî ÷åðåç 15–20 ÷. Îõëàæäåíèå îòîææåííîãî îáðàçöà (îáëàñòü 5) äî èñõîäíîé òåìïåðàòóðû âûçûâàåò äàëüíåéøåå óìåíü- øåíèå äàâëåíèÿ, òàê ÷òî ðàçíîñòü äàâëåíèé â èñõîäíîì è êîíå÷íîì ñîñòîÿíèÿõ îêàçûâàåòñÿ � 2,5 áàð. Òàêîå áîëüøîå ïàäåíèå äàâëåíèÿ òðóäíî îáúÿñíè- ìî. Åñëè ñâÿçûâàòü åãî ñ èñ÷åçíîâåíèåì ïðè îòæèãå íåðàâíîâåñíûõ âàêàíñèé èëè äèñëîêàöèé, òî ïðèäåò- ñÿ ïðåäïîëîæèòü íåïðàâäîïîäîáíî âûñîêóþ êîíöåí- òðàöèþ ýòèõ äåôåêòîâ â èñõîäíîì îáðàçöå. Â ïðåä- ïîëîæåíèè, ÷òî ñæèìàåìîñòü èñõîäíûõ îáðàçöîâ ïðèáëèçèòåëüíî òàêàÿ æå, êàê â îáû÷íîì òâåðäîì ãå- ëèè, ìîæíî îöåíèòü èçìåíåíèå ñðåäíåé ïëîòíîñòè, ñîîòâåòñòâóþùåå îáíàðóæåííîìó çíà÷åíèþ �P. Îíî îêàçûâàåòñÿ � 0,5%. Òàêóþ âåëè÷èíó ìîæíî ïîëó- ÷èòü, åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè îáðàçåö ñîäåðæèò � 5% íåðàâíîâåñíûõ êàïåëü æèäêîñòè. Ãè- ïîòåçà î âîçìîæíîñòè îáðàçîâàíèÿ òàêèõ êàïåëü â ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè íà øåðîõîâàòîñòÿõ ñòåíîê àìïóëû ñ îáðàçöîì áûëà âûñêàçàíà Êîñåâè÷åì è Ñâàò- êî [25]. Îäíàêî â óñëîâèÿõ íàøåé ãåîìåòðèè òàêîå êîëè÷åñòâî æèäêîñòè ñîîòâåòñòâóåò ñïëîøíîìó ñëîþ òîëùèíîé áîëåå 10–2 ìì íà ñòåíêàõ îáðàçöà, ÷òî íå- ïðàâäîïîäîáíî. Îáðàçîâàíèå ïîäîáíûõ êàïåëü â îáú- åìå òàêæå âåñüìà ïðîáëåìàòè÷íî. Îáíàðóæåííûå íå- äàâíî â ðàáîòå Ðèòòíåð è Ðåïïè [26] åùå áîëåå âûñîêèå çíà÷åíèÿ �P ïðè îòæèãå îáðàçöà òàêæå ñâèäå- òåëüñòâóþò íå â ïîëüçó òàêîé èíòåðïðåòàöèè. Ñêëàäû- âàåòñÿ âïå÷àòëåíèå, ÷òî ðàññìàòðèâàåìûé ýôôåêò íåëüçÿ îáúÿñíèòü áåç ïðåäïîëîæåíèÿ îá îñîáûõ ñâîé- ñòâàõ ñòåêëîïîäîáíîé ôàçû, îáðàçóþùåéñÿ â óñëîâè- ÿõ áûñòðîé êðèñòàëëèçàöèè. Îïèñàííîå âûøå ïîâåäåíèå áûëî õàðàêòåðíûì äëÿ áîëüøèíñòâà îáðàçöîâ. Îäíàêî â ðÿäå ñëó÷àåâ íàáëþ- äàëèñü äðóãèå âèäû ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ. Íàè- áîëåå íåîæèäàííîå ïîâåäåíèå áûëî çàðåãèñòðèðîâà- íî äëÿ îáðàçöà ¹3 (pèñ. 6), â êîòîðîì çíà÷èòåëüíàÿ ðåëàêñàöèÿ äàâëåíèÿ ïðîèçîøëà óæå ïðè ïåðâîì îõëàæäåíèè. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå, äàâëåíèå â îáðàç- öå ñîõðàíÿëîñü ïî÷òè ïîñòîÿííûì âïëîòü äî T � 0 2, Ê (óìåíüøåíèå P çà ñ÷åò ôîíîííîãî è âàêàíñèîííîãî âêëàäîâ â ìàñøòàáå ðèñóíêà íå âèäíû), à çàòåì ðåçêî è íå î÷åíü ìîíîòîííî óìåíüøèëîñü íà âåëè÷èíó áî- ëåå 1,5 áàð, ñðàâíèìóþ ñ ïîëó÷åííîé ïðè âûñîêîòåì- ïåðàòóðíîì îòæèãå (pèñ. 5). Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìà- íèå ïðàêòè÷åñêîå ñîâïàäåíèå òåìïåðàòóðû òàêîãî Îáðàçîâàíèå ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì 4Íå. Âêëàä â äàâëåíèå â îáëàñòè ñóïåðñîëèä Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 437 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 0 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 t, ÷ 32 33 34 T , K P, á àð Ðèñ. 6. Íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ðåëàêñàöèÿ äàâëåíèÿ â îáðàç- öå ¹3. 35,9505 35,9515 35,9525 35,9535 2,7 5 1,8 7,0 9,1 20 24 28 32 36 40 44 48 0,4 0,5 0,6 0,7 t, ÷ T , K P, á àð Ðèñ. 7. Ðåëàêñàöèÿ äàâëåíèÿ â îáðàçöå ¹8 ïðè ñòóïåí÷àòîì ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû. Öèôðû îêîëî êðèâûõ ïîêàçûâàþò õàðàêòåðíûå âðåìåíà (â ÷àñàõ), íàéäåííûå ïðè îáðàáîòêå äàííûõ ýêñïîíåíöèàëüíûìè âðåìåííûìè çàâèñèìîñòÿìè. íèçêîòåìïåðàòóðíîãî îòæèãà ñ îáëàñòüþ ïðîÿâëåíèÿ ýôôåêòîâ ñóïåðñîëèä. Åùå îäíà ðàçíîâèäíîñòü ðåëàêñàöèîííîãî ïîâåäå- íèÿ áûëà îáíàðóæåíà â îáðàçöå ¹8, ãäå ðåëàêñàöèÿ äàâëåíèÿ íà÷àëàñü â ïðîöåññå îòîãðåâà. Íà pèñ. 7 ïðåäñòàâëåíû ïîñëåäîâàòåëüíûå ñòàäèè ýòîãî ïðî- öåññà. Çàâèñèìîñòè P t( ) íà êàæäîé ñòàäèè ìîãóò áûòü îïèñàíû ýêñïîíåíòàìè. Çíà÷åíèå õàðàêòåðíûõ âðå- ìåí (â ÷àñàõ), íàéäåííûå ïðè òàêîé îáðàáîòêå, óêà- çàíû îêîëî ñîîòâåòñòâóþùèõ êðèâûõ. Âèäíî, ÷òî ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè çàìåòíî âîçðàñòàåò ïî ìåðå ïî- âûøåíèÿ òåìïåðàòóðû, äîñòèãàÿ ìàêñèìóìà ïðè T � 650 ìÊ, è çàòåì íà÷èíàåò ñíèæàòüñÿ. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ðåëàêñàöèîííûå ïðîöåññû, ñêîðåå âñåãî, îïðåäå- ëÿþòñÿ ñâîéñòâàìè êâàçèñòåêîëüíîé ôàçû, î êîòîðûõ ïîêà íè÷åãî íå èçâåñòíî, îáñóæäåíèå ìåõàíèçìîâ âîç- íèêíîâåíèÿ ìàêñèìóìà ÿâíî ïðåæäåâðåìåííî, òåì áî- ëåå, ÷òî òàêîå ïîâåäåíèå îáíàðóæåíî òîëüêî äëÿ îäíî- ãî îáðàçöà. Èíòåðåñíî îòìåòèòü, ÷òî ïîëó÷åííîå ïðè îáðàáîòêå çíà÷åíèå êîíå÷íîãî äàâëåíèÿ äëÿ âñåõ êðè- âûõ ñîâïàäàåò â ïðåäåëàõ íåñêîëüêèõ ìáàð, íî îêàçû- âàåòñÿ áîëüøå èñòèííîãî ðàâíîâåñíîãî çíà÷åíèÿ, íàé- äåííîãî â äàëüíåéøåì ïðè ïîëíîì îòæèãå, íà ~ 1,5 áàð. Ýòî äàåò îñíîâàíèå ïîëàãàòü, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå ðåëàêñàöèÿ âåäåò ê êàêîìó-òî ïðîìåæóòî÷íîìó ìåòà- ñòàáèëüíîìó ñîñòîÿíèþ. Ðàçíîîáðàçèå íàáëþäàåìûõ ðåëàêñàöèîííûõ ýô- ôåêòîâ ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â ðåçóëüòàòå áûñò- ðîé êðèñòàëëèçàöèè ãåëèÿ â óñëîâèÿõ ïîñòîÿííîãî îá- úåìà ïîëó÷àþòñÿ îáðàçöû, íàõîäÿùèåñÿ â ðàçëè÷íûõ ñîñòîÿíèÿõ, îáùèì ñâîéñòâîì êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ áîëü- øîå îòëè÷èå äàâëåíèÿ îò ðàâíîâåñíîãî. Ïðèðîäà ýòî- ãî ýôôåêòà è åãî (âîçìîæíàÿ) ñâÿçü ñ ÿâëåíèåì ñó- ïåðñîëèä òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîãî èññëåäîâàíèÿ. Çàêëþ÷åíèå Ïðîâåäåííàÿ â íàñòîÿùåé ðàáîòå ñåðèÿ ýêñïåðèìåí- òîâ ïîçâîëèëà âïåðâûå óñòàíîâèòü, ÷òî â ïîëèêðèñòàë- ëè÷åñêèõ îáðàçöàõ òâåðäîãî ãåëèÿ, âûðàùåííûõ ïðè ïîñòîÿííîì îáúåìå è ñîäåðæàùèõ çàìåòíóþ êîíöåíò- ðàöèþ äåôåêòîâ, ïðîÿâëÿåòñÿ ïîâåäåíèå äàâëåíèÿ, õàðàêòåðíîå äëÿ ñòåêëîîáðàçíîãî ñîñòîÿíèÿ, êîòîðîå óñòðàíÿåòñÿ òîëüêî ïîñëå òùàòåëüíîãî îòæèãà. Ýòîò ðåçóëüòàò ñâèäåòåëüñòâóåò â ïîëüçó òîãî, ÷òî íåîáû÷- íîå ïîâåäåíèå òâåðäîãî ãåëèÿ â îáëàñòè ñóïåðñîëèä ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ îáðàçîâàíèåì íåóïîðÿäî÷åííîé ñòåêîëüíîé ôàçû. Òàêîé ñöåíàðèé ñîãëàñóåòñÿ ñ ðåçóëü- òàòîì ìîäåëèðîâàíèÿ, ïðîâåäåííîãî èç ïåðâûõ ïðè- íöèïîâ ìåòîäîì Ìîíòå–Êàðëî, ãäå ðàññìàòðèâàëîñü ïîâåäåíèå ñæàòîãî 4Íå ïðè åãî áûñòðîì îõëàæäåíèè [27]. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îñòàåòñÿ îòêðûòûì âîïðîñ î òîì, ÿâëÿåòñÿ ëè òàêàÿ ñòåêëîîáðàçíàÿ ôàçà ñâåðõòåêó- ÷åé, êàê áûëî ïðåäñêàçàíî â [27], èëè íîðìàëüíîé, êàê ýòî ðàññìàòðèâàåòñÿ â [28]. Îòìåòèì, ÷òî â íåäàâíåé ðàáîòå Àíäðååâà [29] îáðà- ùàåòñÿ âíèìàíèå íà òî, ÷òî íåîáû÷íûå ñâîéñòâà òâåð- äîãî ãåëèÿ, ïðèïèñûâàåìûå ñîñòîÿíèþ ñóïåðñîëèä, ñó- ùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ êàê îò íîðìàëüíîãî, òàê è îò ñâåðõòåêó÷åãî ñîñòîÿíèÿ êâàíòîâîãî êðèñòàëëà. Ïðè ýòîì íàáëþäàåìûé â ýêñïåðèìåíòàõ íåêëàññè÷åñêèé ìîìåíò èíåðöèè ìîæåò ÿâëÿòüñÿ ñëåäñòâèåì ñêîððå- ëèðîâàííîãî òóííåëüíîãî äâèæåíèÿ ãðóïï àòîìîâ, ñî- ñòàâëÿþùèõ äâóõóðîâíåâóþ ñèñòåìó. Â ýòîì ñìûñëå ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü òåðìèí ñóïåðñîëèä íå êàê ñèíîíèì ñâåðõòåêó÷åãî êâàíòîâîãî êðèñòàëëà, à äëÿ îáîçíà÷åíèÿ ñïåöèôè÷íûõ ñâîéñòâ êâàíòîâûõ ñòåêîë. ßñíî, ÷òî ýòà ïðîáëåìà òðåáóåò äàëüíåéøèõ ýêñïåðè- ìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé. Åùå îäíèì âàæíûì ðåçóëüòàòîì íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ íàáëþäåíèå ãèãàíòñêîé ðåëàêñàöèè äàâëå- íèÿ ó íåîòîææåííûõ îáðàçöîâ òâåðäîãî ãåëèÿ. Ïîñëå- äóþùèå ýêñïåðèìåíòû Ðèòòíåð è Ðåïïè [26] ïîêàçà- ëè, ÷òî ýôôåêò óñèëèâàåòñÿ ñ ðîñòîì îòíîøåíèÿ ïîâåðõíîñòè îáðàçöà ê åãî îáúåìó. Ïðè÷èíà òàêîãî ïîâåäåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì êðàéíå íåîáû÷íûõ ñâîéñòâ îáðàçóþùåéñÿ ñòåêëîîáðàçíîé ôàçû è òàêæå òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ èññëåäîâàíèé. Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü Í. Ïðîêîôüåâó, Á. Ñâèñòóíîâó, Ä. Ôèëþ, Ð. Õåëëàêó, Ñ. Øåâ÷åíêî çà ïîëåçíûå äèñêóññèè. Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòîâ CRDF (ïðîåêò 2853), ÓÍÒÖ (ïðîåêò 3718) è ÌÎÍ Óêðàèíû (ïðîåêò Ì226). 1. À.Ô. Àíäðååâ, È.Ì. Ëèôøèö, ÆÝÒÔ 56, 2057 (1969). 2. G.V. Chester, Phys. Rev. A2, 256 (1970). 3. A. Leggett, Phys. Rev. Lett. 25, 1543 (1970). 4. E. Kim and M. Chan, Nature 427, 225 (2004); Science 305, 1941 (2004). 5. F.J. Webb, K.R. Wilkenson, and J. Walks, Proc. Roy. Soc. A214, 546 (1952). 6. E.C. Heltems and C.A. Swenson, Phys. Rev. 128, 1512 (1962). 7. J.P. Frank, Phys. Lett. 11, 208 (1964) 8. D.O. Edwards and R.C. Pandorf, Phys. Rev. 140, 816 (1965). 9. G. Ahlers, Phys. Lett, 22, 404 (1966). 10. W.R. Gardner, J.K. Hoffer, and N.E. Philips, Phys. Rev. A7, 1505 (1970). 11. S. Castles and E.D. Adams, J. Low Temp. Phys. 19, 397 (1975). 12. A.C. Clark and M. Chan, J. Low Temp. Phys. 138, 853 (2005). 13. X. Lin, A.C. Clark, and M.H.W. Chan, Nature 449, 1025 (2007). 14. N. Prokof’ev, Adv. Phys. 56, 381 (2007). 15. E. Adams, M. Meisel, E. Snandean, and J. Xia, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 1050 (1990). 16. P.G. Van der Haar, Ph. D. Thesis, Leiden University (1991). 438 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Â.À. Òèõèé 17. I. Todoschenko, H. Alles, J. Bueno, H.J. Junes, A. Par- shin, and V. Tsepelin, Phys. Rev. Lett. 97, 165302 (2006); cond. mat. 0703743 (2007). 18. I. Iwasa and H. Suzuki, J. Phys. Soc. Jpn. 51, 2116 (1982). 19. Å.Î. Âåõîâ, Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Í.Ï. Ìè- õèí, Â.Þ. Ðóáàíñêèé, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàëêî, Å.Â. Ñûðíèêîâ, Â.À. Òèõèé, ÔÍÒ 33, 835 (2007). 20. V.N. Grigor'ev, V.A. Maidanov, V.Yu. Rubanskii, S.P. Rubets, E.Ya. Rudavskii, A.S. Rybalko, Ye.V. Syrnikov, and V.A. Tikhii, cond. mat. 0702133 (2007). 21. À.Í. Ãàíüøèí, Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Í.Ô. Îìåëàåíêî, À.À. Ïåíçåâ, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, À.Ñ. Ðûáàë- êî, Þ.À. Òîêàðü, ÔÍÒ 25, 796 (1999). 22. F. Pobell, Matter Meth. Low Temp., Springer–Verlag (1992). 23. V.N. Grigor’ev and E.O. Vekhov, J. Low Temp. Phys. 149, 41 (2007). 24. A.V. Balatsky, M.J. Graf, Z. Nussinov, and S.A. Trug- man, Phys. Rev. 75, 094201 (2007). 25. Þ.À. Êîñåâè÷, Ñ.Â. Ñâàòêî, ÔÍÒ 32, 173 (1983). 26. A.S. Rittner and J.D. Reppy, Phys. Rev. Let 98, 175302 (2007). 27. M. Boninsegni, N.V. Prokof’ev, and B.V. Svistunov, Phys. Rev. Let. 96, 105301 (2006). 28. A.V. Balatsky, M.J. Graf, Z. Nussinov, and S.A. Trug- man, cond. mat. 0606203 (2006). 29. A.F. Andreev, Ïèñüìà ÆÝÒÔ 85, 714 (2007). Formation of a glassy phase in solid 4He. Contribution to the pressure in the supersolidity region V.N. Grigor’ev, V.A. Maidanov, V.Yu. Rubanskii, S.P. Rubets, E.Ya. Rudavskii, A.S. Rybalko, and V.A. Tikhii High-precision pressure measurements in solid 4 He, grown by the capillary blocking technique, have been made in a temperature range from 50 to 800 mK on crystals of different quality, both fresh-grown and well-annealed. In unannealed crystals, the tempera- ture dependence of pressure demonstrates a contribu- tion proportional to T 2, which dominates at tempe- ratures T � 300 mK, where an abnormal behavior attributed to «supersolidity» has been previously ob- served. Such a pressure behavior is specific to glassy phase. The contribution of a glassy phase was not ob- served practically in well-annealed samples. The ef- fect observed testifies that the glassy phase is formed rather easily in solid helium with a high concentra- tion of nonequilibrium defects. An abnormally dras- tic pressure relaxation in poor-quality samples was registered at temperatures close to the melting point. Possible reasons for this effect are discussed. PACS: 67.80.–s Quantum solids. Keywords: solid 4 He, glassy phase, noneequilibrium defects. Îáðàçîâàíèå ñòåêîëüíîé ôàçû â òâåðäîì 4Íå. Âêëàä â äàâëåíèå â îáëàñòè ñóïåðñîëèä Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 4/5 439

Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид

Репозитарії

Схожі ресурси