Концентрационная зависимость коэффициента диффузии в распадающихся слабых твердых растворах 4Не в 3Не

Анотація

Изучена кинетика процесса расслоения слабых твердых растворов ⁴Не в ³Не в интервале температур 100-200 мК, концентраций ⁴Не х = 2,2-3,3% и давлений 32-35 бар. Обнаружено, что характерное время установления равновесного состояния t при распаде раствора существенно зависит от степени переохлаждения. При переохлаждении раствора более чем на 40-50 мК относительно температуры расслоения исходного раствора величина t < 103 c и практически не изменяется при дальнейшем уменьшении температуры. При малых переохлаждениях значения t достигают 4×10⁴ с и заметно уменьшаются при дальнейшем понижении температуры. Установлена связь между измеренными значениями t и эффективным коэффициентом массовой диффузии с помощью решения диффузионной задачи с учетом поверхностного сопротивления, возникающего при переходе примесных атомов ⁴Не из раствора во включение новой фазы. Показано, что адекватное описание экспериментальных данных в рамках кинетической теории туннельного переноса примесей в условиях их существенного взаимодействия друг с другом может быть получено в предположении, что коэффициент диффузии ⁴Не в ³Не пропорционален х^-4/3. При этом была определена концентрация зародышей и средний размер области, приходящийся на один зародыш. Анализ результатов эксперимента по кинетике образования зародышей при фазовом расслоении показал, что они могут быть объяснены теорией гомогенной нуклеации. Полученные при этом значения коэффициента межфазного поверхностного натяжения согласуются с имеющимися данными. Впервые оценено время релаксации, обусловленное конечным сопротивлением при проникновении примеси через границу матрица- включение новой фазы.