Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР

Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР

Mетодом импульсного ЯМР впервые наблюдено и исследовано явление мульти-эхо в расслоившемся твердом растворе ³Не–⁴Не. Исследование поведения второго эха в этих условиях в сравнении с результатами, полученными в образцах жидкого и твердого ³Не, позволило доказать наличие значительного количества жи...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2005
Автори: Михин, Н.П., Майданов, В.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2005
Назва видання:Физика низких температур
Теми:
Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121473
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:Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР / Н.П. Михин, В.А. Майданов // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 624-628. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-121473
record_format dspace
spelling irk-123456789-1214732017-06-15T03:05:38Z Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР Михин, Н.П. Майданов, В.А. Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы Mетодом импульсного ЯМР впервые наблюдено и исследовано явление мульти-эхо в расслоившемся твердом растворе ³Не–⁴Не. Исследование поведения второго эха в этих условиях в сравнении с результатами, полученными в образцах жидкого и твердого ³Не, позволило доказать наличие значительного количества жидкого ³Не в мелкодисперсной фазе ³Не и дать новое объяснение природе необычного затухания первого эха, обнаруженного ранее в этих условиях. Mетодом імпульсного ЯМР вперше спостережено і досліджено явище мульти-луни в розшарованому твердому розчині ³Не–⁴Не. Дослідження поведінки другої луни в цих умовах у порівнянні з результатами, що одержані в зразках рідкого та твердого ³Не, дозволило довести наявність значної кількості рідкого ³Не в дрібнодисперсній фазі ³Не і надати нове пояснення природі незвичайного згасання першої луни, яку було виявлено раніше в цих умовах. The effect of multiple echo in phase-separated solid solution of ³Не–⁴Не was observed and investigated by the pulsed NMR metod for the first time. The study into the behavior of the second order echo under these conditions as compared to the results for liquid and solid ³Не samples made it possible to prove the existence of substantial proportions of the liquid in the fine-grained phase of ³Не and to provide a new treatment of the nature of unusual damping of the first order echo earlier observed. 2005 Article Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР / Н.П. Михин, В.А. Майданов // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 624-628. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.80. Jd, 64.70. Kb http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121473 ru Физика низких температур 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 Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
spellingShingle Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
Михин, Н.П.
Майданов, В.А.
Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР
Физика низких температур
description Mетодом импульсного ЯМР впервые наблюдено и исследовано явление мульти-эхо в расслоившемся твердом растворе ³Не–⁴Не. Исследование поведения второго эха в этих условиях в сравнении с результатами, полученными в образцах жидкого и твердого ³Не, позволило доказать наличие значительного количества жидкого ³Не в мелкодисперсной фазе ³Не и дать новое объяснение природе необычного затухания первого эха, обнаруженного ранее в этих условиях.
format Article
author Михин, Н.П.
Майданов, В.А.
author_facet Михин, Н.П.
Майданов, В.А.
author_sort Михин, Н.П.
title Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР
title_short Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР
title_full Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР
title_fullStr Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР
title_full_unstemmed Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР
title_sort мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³не–⁴не в условиях ямр
publisher Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate 2005
topic_facet Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121473
citation_txt Мульти-эхо в расслоившихся твердых растворах ³Не–⁴Не в условиях ЯМР / Н.П. Михин, В.А. Майданов // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 624-628. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
series Физика низких температур
work_keys_str_mv AT mihinnp mulʹtiéhovrassloivšihsâtverdyhrastvorah3ne4nevusloviâhâmr
AT majdanovva mulʹtiéhovrassloivšihsâtverdyhrastvorah3ne4nevusloviâhâmr
first_indexed 2025-07-08T19:57:55Z
last_indexed 2025-07-08T19:57:55Z
_version_ 1837110056033714176
fulltext Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6, ñ. 624–628 Ìóëüòè-ýõî â ðàññëîèâøèõñÿ òâåðäûõ ðàñòâîðàõ 3Íå–4Íå â óñëîâèÿõ ßÌÐ Í.Ï. Ìèõèí, Â.À. Ìàéäàíîâ Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà E-mail mikhin@ilt.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29 îêòÿáðÿ 2004 ã. Måòîäîì èìïóëüñíîãî ßÌÐ âïåðâûå íàáëþäåíî è èññëåäîâàíî ÿâëåíèå ìóëüòè-ýõî â ðàññëî- èâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå 3Íå –4Íå. Èññëåäîâàíèå ïîâåäåíèÿ âòîðîãî ýõà â ýòèõ óñëîâèÿõ â ñðàâíåíèè ñ ðåçóëüòàòàìè, ïîëó÷åííûìè â îáðàçöàõ æèäêîãî è òâåðäîãî 3Íå, ïîçâîëèëî äîêà- çàòü íàëè÷èå çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà æèäêîãî 3He â ìåëêîäèñïåðñíîé ôàçå 3Íå è äàòü íîâîå îáúÿñíåíèå ïðèðîäå íåîáû÷íîãî çàòóõàíèÿ ïåðâîãî ýõà, îáíàðóæåííîãî ðàíåå â ýòèõ óñëîâèÿõ. Måòîäîì ³ìïóëüñíîãî ßÌÐ âïåðøå ñïîñòåðåæåíî ³ äîñë³äæåíî ÿâèùå ìóëüòè-ëóíè â ðîçøà- ðîâàíîìó òâåðäîìó ðîç÷èí³ 3Íå–4Íå. Äîñë³äæåííÿ ïîâåä³íêè äðóãî¿ ëóíè â öèõ óìîâàõ ó ïîð³âíÿíí³ ç ðåçóëüòàòàìè, ùî îäåðæàí³ â çðàçêàõ ð³äêîãî òà òâåðäîãî 3Íå, äîçâîëèëî äîâåñòè íàÿâí³ñòü çíà÷íî¿ ê³ëüêîñò³ ð³äêîãî 3Íå â äð³áíîäèñïåðñí³é ôàç³ 3Íå ³ íàäàòè íîâå ïîÿñíåííÿ ïðèðîä³ íåçâè÷àéíîãî çãàñàííÿ ïåðøî¿ ëóíè, ÿêó áóëî âèÿâëåíî ðàí³øå â öèõ óìîâàõ. PACS: 67.80. Jd, 64.70. Kb 1. Ââåäåíèå Ðàçðàáîòàííàÿ Ý. Õàíîì [1] ìåòîäèêà èìïóëüñ- íîãî ßÌÐ ïðåäóñìàòðèâàåò âîçäåéñòâèå íà îáðàçåö, ñîäåðæàùèé ÿäðà ñ ïîëóöåëûì ñïèíîì è ïîìåùåí- íûé â ìàãíèòíîå ïîëå Í0, êîðîòêèìè ðàäèîèìïóëü- ñàìè, ÷àñòîòíûé äèàïàçîí êîòîðûõ âêëþ÷àåò ðåçî- íàíñíóþ ÷àñòîòó. Õàí ïîêàçàë, ÷òî ïðè íàëè÷èè ãðàäèåíòà ìàãíèòíîãî ïîëÿ G ÷åðåç âðåìÿ � ïîñëå âîçäåéñòâèÿ ïàðû òàêèõ èìïóëüñîâ, ðàçäåëåííûõ èíòåðâàëîì �, â îáðàçöå âîçíèêàåò ÿâëåíèå ñïèíîâî- ãî ýõà àìïëèòóäîé h: h h T G D( ) sin ( cos ) exp ,� � � �� � � � � � �� � 1 2 1 2 2 31 2 0 2 2 2 3� � (1) ãäå � � �H tP1 — óãîë ïîâîðîòà âåêòîðà íàìàãíè- ÷åííîñòè îáðàçöà ïîñëå âîçäåéñòâèÿ ðàäèî÷àñòîòíî- ãî èìïóëüñà ñ àìïëèòóäîé ïåðåìåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ H1 è äëèòåëüíîñòüþ tP (� — ãèðîìàãíèòíîå îòíîøåíèå); Ò2 — âðåìÿ ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñà- öèè; D — êîýôôèöèåíò äèôôóçèè ñïèíîâ. Ðàñ÷åòû Õàíà îñíîâûâàëèñü íà èäåàëèçèðîâàííîé ìîäåëè â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî àíñàáëü ÿäåð ñ ìàãíèòíûì ìîìåíòîì � ÿâëÿåòñÿ èäåàëüíûì ïàðàìàãíåòèêîì ( )�Í kT0 , ñòåïåíü ìàãíèòíîé ïîëÿðèçàöèè êîòî- ðîãî ïðåíåáðåæèìî ìàëà, îòñóòñòâóåò ìàãíèòíîå ÿäåðíîå óïîðÿäî÷åíèå, à ïðîöåññû âçàèìîäåéñòâèÿ ñïèíîâ èçîòðîïíû. Óñïåøíîå èñïîëüçîâàíèå èìïóëüñíîãî ßÌÐ â ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêå, õèìèè, áèîëîãèè, ìåäè- öèíå è ãåîëîãèè â òå÷åíèå ïîñëåäóþùèõ 50 ëåò äîêà- çàëî àäåêâàòíîñòü ïðåäëîæåííîé Õàíîì ìîäåëè. Òåì íå ìåíåå ñðàâíèòåëüíî íåäàâíî áûëî ïîêàçàíî, ÷òî äëÿ ïîëÿðèçîâàííûõ ÿäåðíûõ ïàðàìàãíåòèêîâ â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîãî ñïèí-ñïèíîâîãî âçàèìîäåé- ñòâèÿ ÿäåð ïðè áîëüøèõ ãðàäèåíòàõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ â óðàâíåíèÿõ, îïèñûâàþùèõ äèíàìèêó äâèæå- íèÿ íàìàãíè÷åííîñòè îáðàçöà, âîçíèêàþò äîïîëíè- òåëüíûå íåëèíåéíûå ÷ëåíû, ÷òî ìîæíî òðàêòîâàòü êàê ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíûõ ýôôåêòèâíûõ ïîëåé ðàçìàãíè÷èâàíèÿ. Ïðè ýòîì êðîìå îáû÷íîãî ñïèíî- âîãî ýõà (1) â ìîìåíòû âðåìåíè ( ) ( , ...)n n� �1 2 3� ïîñëå ïàðû ðàäèîèìïóëüñîâ âîçíèêàåò ðÿä îòêëè- êîâ ñèñòåìû ÿäåð íà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå — ìóëü- òè-ýõî, àìïëèòóäà êîòîðûõ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå îáû÷íîãî ýõà.  ÷àñòíîñòè, àìïëèòóäà âòîðîãî ýõà ( ,n � 2 ñì., íàïðèìåð, [2]) © Í.Ï. Ìèõèí, Â.À. Ìàéäàíîâ, 2005 h h2 2 1 2 2 0 1 2 1� � �sin sin ( cos )� � � � � � � � � � � � � � � � exp ( )* * * 7 3 26 D D D erf � , (2) ãäå � �� �� 0 0M / D* è D G D* � 2� �� � . Èç (2) âèä- íî, ÷òî, âî-ïåðâûõ, â îòëè÷èå îò îáû÷íîãî ýõà, ìàê- ñèìóì êîòîðîãî äîñòèãàåòñÿ ïðè �1 = 90° è �2 = = 180°, âòîðîå ýõî äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷å- íèÿ ïðè �2 = 120°. Âî-âòîðûõ, çàâèñèìîñòü h2 îò �,G è D* ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íåìîíîòîííóþ ôóíê- öèþ ñ ìàêñèìóìîì. Äî ïîñëåäíåãî âðåìåíè ÿâëåíèå ìóëüòè-ýõî èñ- ñëåäîâàëîñü â òâåðäîì, æèäêîì è ñâåðõòåêó÷åì ãå- ëèè-3, à òàêæå â ðàçáàâëåííûõ æèäêèõ ðàñòâîðàõ 3Íå â 4Íå [2–7].  íàñòîÿùåé ðàáîòå âïåðâûå íàáëþäåíî è èññëå- äîâàíî ÿâëåíèå ìóëüòè-ýõî â ðàññëîèâøåìñÿ òâåð- äîì ðàñòâîðå 3Íå–4Íå. Èññëåäîâàíèå ïîâåäåíèÿ âòîðîãî ýõà â ýòîì ñëó÷àå ïîçâîëèëî îáúÿñíèòü ïðè- ðîäó îñîáåííîñòåé çàòóõàíèÿ ïåðâîãî ýõà íàëè÷èåì çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà æèäêîãî 3Íå â ìåëêîäèñ- ïåðñíîé ôàçå 3Íå ðàññëîèâøåãîñÿ òâåðäîãî ðàñòâî- ðà, îáíàðóæåííîãî â [8]. 2. Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà  äàííîé ðàáîòå áûëè èññëåäîâàíû îáðàçöû òâåðäî- ãî ãåëèÿ ñ èñõîäíîé êîíöåíòðàöèåé 0,54 % 3Íå. Îáðàç- öû âûðàùèâàëè â îïèñàííîé ðàíåå [8] ÿ÷åéêå ìåòîäîì áëîêèðîâêè êàïèëëÿðà. ß÷åéêà îáðàçöà íàõîäèëàñü â õîðîøåì òåïëîâîì êîíòàêòå ñ êàìåðîé ðàñòâîðåíèÿ ðåôðèæåðàòîðà. Êîíå÷íîå äàâëåíèå â îäíîðîäíûõ îá- ðàçöàõ, îòîææåííûõ ïðè ïðåäïëàâèëüíîé òåìïåðàòó- ðå, áûëî îêîëî 31 àòì, ÷òî ñîîòâåòñòâîâàëî ìîëÿðíûì îáúåìàì Vm � �( , , )20 55 0 05 ñì3/ìîëü. Ïðè îõëàæäå- íèè íèæå òåìïåðàòóðû ôàçîâîãî ðàññëîåíèÿ îáðàçöû ðàññëàèâàþòñÿ íà äâå äî÷åðíèå ôàçû — ñ âûñîêîé è íèçêîé êîíöåíòðàöèÿìè 3Íå. Ðàññëîèâøèé îáðàçåö ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåëêîäèñïåðñíûå ÎÖÊ êðèñòàëëû ïî÷òè ÷èñòîãî 3Íå ðàçìåðîì 1–4 ìêì [8–11], îêðóæåí- íûå ìàññèâíîé ÃÏÓ ìàòðèöåé ïî÷òè ÷èñòîãî 4Íå. Ïðè ýòèõ óñëîâèÿõ ìîëÿðíûé îáúåì òâåðäîãî 3Íå äîëæåí ñîñòàâëÿòü 24,6 ñì3/ ìîëü. Èçìåðåíèÿ â îñíîâíîì ïðîâîäèëè ïîñëå çàâåðøå- íèÿ ôàçîâîãî ðàññëîåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå 100 ìÊ íà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå 9,15 ÌÃö ñ èñïîëüçîâàíèåì èìïóëüñíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé � �1 2� �� .  òàêîì ãåòåðîôàçíîì îáðàçöå âðåìÿ ñïèí-ðåøåòî÷- íîé ðåëàêñàöèè Ò Â1 â êëàñòåðàõ 3Íå áûëî îêîëî 1 ñ [12], ïîýòîìó âðåìÿ âûæèäàíèÿ ìåæäó èçìåðå- íèÿìè âûáèðàëîñü íà ïîðÿäîê áîëüøå Ò Â1 , ÷òîáû íàìàãíè÷åííîñòü îáðàçöà óñïåâàëà äîñòèãíóòü ðàâíîâåñíîãî çíà÷åíèÿ. Ïðè ýòîì âêëàä â ñèãíàë ßÌÐ îò ìàòðèöû (ãäå ïî îöåíêàì Ò H1 äîëæíî íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ïðåâûøàòü Ò Â1 .) îòñóòñòâîâàë ââèäó ïðåíåáðåæèìî ìàëîãî ñîäåðæàíèÿ â íåé 3Íå. Âïåðâûå ìóëüòè-ýõî â íàñòîÿùåé ðàáîòå íàáëþ- äàëîñü â ðàññëîèâøåìñÿ îáðàçöå ïîñëå ïàðû èìïóëüñîâ 90°—�—180°, ïîñëå ÷åãî áûëà ïðîâåäåíà ïîäñòðîéêà äëèòåëüíîñòè âòîðîãî èìïóëüñà ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû âòîðîãî ýõà. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåí âèä ýõî-ñèãíàëîâ, âîçíèêàþ- ùèõ ïîñëå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè 90°—�—120° ïðè � � = 0,82 ìñ â ðàññëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå ïðè 100 ìÊ.  ðàìêàõ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûë òàêæå ïðîâåäåí ðÿä êàëèáðîâî÷íûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñ ÷èñòûì æèäêèì è òâåðäûì 3Íå ïðè äàâëåíèÿõ 28–37 àòì â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 40–450 ìÊ. Ýòî ïîçâîëèëî ïðîâåñòè áî- ëåå òî÷íóþ ïîäñòðîéêó äëèòåëüíîñòè âòîðîãî èì- ïóëüñà, ïîñêîëüêó ñîîòíîøåíèå ñèãíàë/øóì çäåñü áûëî íà äâà ïîðÿäêà áîëüøå. Çàâèñèìîñòè àìïëèòóä ïåðâîãî è âòîðîãî ýõà â ìàññèâíîì 3Íå è ðàññëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå îò äëèòåëüíîñòè âòîðîãî èìïóëüñà ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2. Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòà ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ ïîêàçàëà, ÷òî øèðîêèé ìàêñèìóì äëÿ ïåðâîãî ýõà ñîîòâåòñòâóåò 6,44 ìêñ, à áîëåå ðåçêèé äëÿ âòîðîãî ýõà – 4,29 ìêñ. Ñîîòíîøå- íèå 6,44/4,29 áëèçêî ê 1,5, ïîýòîìó ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî 6,44 ìêñ ñîîòâåòñòâóåò 180°, à 4,29 ìêñ – 120°. Óêàçàííûé ðåçóëüòàò, à òàêæå ñîâïàäåíèå ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ïðîâåäåííûõ êàê â ÷èñòîì 3Íå, òàê è â ãåòåðîôàçíûõ ðàññëîèâøèõñÿ êðèñòàë- ëàõ, ÿâëÿþòñÿ äîêàçàòåëüñòâîì íàáëþäåíèÿ ìóëü- òè-ýõà. Ìóëüòè-ýõî â ðàññëîèâøèõñÿ òâåðäûõ ðàñòâîðàõ 3Íå–4Íå â óñëîâèÿõ ßÌÐ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 625 �, 10 c–30 21 3 4 Ðèñ. 1. Îñöèëëîãðàììà ìóëüòè-ýõî (n = 1, 2, 3, 4; � = = 0,82 ìñ; �2 = 120°) â ðàññëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå 3Íå–4Íå ïðè Ò = 100 ìÊ. 3. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà è èõ îáñóæäåíèå Çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû âòîðîãî ýõà h2 îò �, ïîëó- ÷åííûå â êàëèáðîâî÷íûõ ýêñïåðèìåíòàõ, ïðåäñòàâ- ëåíû íà ðèñ. 3.  æèäêîì 3Íå ïðè äàâëåíèè 28 àòì è òåìïåðàòóðå 100 ìÊ h L2 ( )� õîðîøî îïèñûâàåòñÿ âû- ðàæåíèåì (2) ïðè ïàðàìåòðàõ G = 14 Ãñ/cì è D = 1,8�10–5 ñì2/ñ è ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþò ñ äàí- íûìè ðàáîòû [7].  ìàññèâíîì òâåðäîì 3Íå ñ ìîëÿðíûì îáúåìîì 23,6 ñì3/ìîëü ïðè T � 400 ìÊ íàøè ðåçóëüòàòû õî- ðîøî ñîâïàäàþò ñ äàííûìè ðàáîòû [4], ïîëó÷åííû- ìè íà îáðàçöàõ òîé æå ïëîòíîñòè. Ïðè ýòîì çàâèñè- ìîñòè h S2 ( )� , ïîëó÷åííûå â îáåèõ ðàáîòàõ, õîðîøî îïèñûâàþòñÿ âûðàæåíèåì (2). Ïîýòîìó âñþ äàëü- íåéøóþ îáðàáîòêó ðåçóëüòàòîâ ìû ïðîâîäèëè ñ ïî- ìîùüþ ôîðìóëû (2), êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ íàì áîëåå óäîáíîé, ÷åì ôóíêöèÿ h2( )� , èñïîëüçîâàâ- øàÿñÿ â [4]. Êàê âèäíî íà ðèñ. 3, çàâèñèìîñòü (2) òàêæå õîðî- øî îïèñûâàåò è äàííûå êàëèáðîâî÷íîãî ýêñïåðè- ìåíòà äëÿ òâåðäîãî 3Íå ïðè Vm � 24,6 ñì3/ìîëü è Ò = 100 ìÊ (D = 1,25�10–7 ñì2/ñ , G = 14 Ãñ/ñì). Çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû âòîðîãî ýõà îò � â ðàñ- ñëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå 3Íå–4Íå ïðè 100 ìÊ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 4. Ñðàâíåíèå õàðàêòåðíîãî ìàêñèìóìà ïðè � < 10 ìñ ñ ðåçóëüòàòàìè, ïîëó÷åí- íûìè â ýêñïåðèìåíòàõ ñ ÷èñòûì 3Íå (ñì. ðèñ. 3), ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî îí ñâÿçàí ñ íàëè÷èåì â îáðàçöå êàê òâåðäîãî, òàê è æèäêîãî 3Íå. Ïîýòîìó îáðàáîòêà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ íà äâóõ ðàçëè÷íûõ îáðàçöàõ, áûëà ïðîâåäåíà ìåòî- äîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî h h hL S2 2 21� � �� �( ) , ãäå ñâîáîäíûé ïàðàìåòð � 1 — äîëÿ æèäêîñòè, ñîäåðæàùåéñÿ â îáðàçöå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî çàâèñèìîñòè h D G( , , )� (1) è (2) ïîëó÷åíû äëÿ ñëó÷àÿ íåîãðàíè÷åííîãî äèôôó- çèîííîãî äâèæåíèÿ, êîãäà äèôôóçèîííàÿ äëèíà ïðî- áåãà àòîìà çà âðåìÿ èçìåðåíèÿ � 2�D ìåíüøå õà- ðàêòåðíûõ ðàçìåðîâ ÷àñòèöû, â êîòîðîé ïðîèñõîäèò 626 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 Í.Ï. Ìèõèí, Â.À. Ìàéäàíîâ 60 90 120 150 180 210 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 2 3 4 5 6 7 �� ãðàä À ì ï ë è òó ä à , ï ð î è çâ . å ä . t , ìêñP Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü íîðìàëèçèðîâàííîé àìïëèòóäû ïåðâî- ãî è âòîðîãî ýõà îò äëèòåëüíîñòè âòîðîãî ðàäèî÷àñòîòíîãî èìïóëüñà (âåðõíÿÿ øêàëà). Ïåðâîå ýõî: � — â ìàññèâíîì æèäêîì 3Íå, � — â ðàññëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå. Âòîðîå ýõî: � — â ìàññèâíîì æèäêîì 3Íå, � — â ðàñ- ñëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå. Êðèâûå — ðåçóëüòàò ïîä- ãîíêè òðèãîíîìåòðè÷åñêèõ ìíîæèòåëåé èç ôîðìóë (1) è (2) ñîîòâåòñòâåííî (íèæíÿÿ øêàëà). 0,01 0,1 1 �, 10 c–20 2 4 6 8 10 h , ï ð î è çâ . å ä . 2 Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû âòîðîãî ýõà îò � â ìàñ- ñèâíîì 3Íå ïðè Ò = 100 ìÊ. � — h2L (æèäêèé ãåëèé, P = 28 àòì, G = 14 Ãc/ñì), � — h2S (òâåðäûé ãåëèé, V = 24,6 cì3/ìîëü, G = 5 Ãñ/ñì). Êðèâûå — ðàñ÷åò ïî ôîðìóëå (2) ïðè D = 1,8�10–5 ñì2/ñ è 1,25�10–7 ñì2/ñ ñîîòâåòñòâåííî. Àìïëèòóäû íîðìàëèçîâàíû ïî ìàêñè- ìàëüíîìó çíà÷åíèþ h2S. 0 2 4 6 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 h , ï ð î è çâ . å ä . 2 �, 10 c–2 Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû âòîðîãî ýõà îò � â ðàñ- ñëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå 3Íå–4Íå ïðè Ò = 100 ìÊ, ïîëó÷åííûå äëÿ äâóõ ðàçëè÷íûõ êðèñòàëëîâ. Êðèâûå — ðåçóëüòàò îáðàáîòêè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ â ïðåä- ïîëîæåíèè, ÷òî h h hL S2 2 21� � �� �( ) . � — � � ��� (cïëîøíàÿ êðèâàÿ); � — � = 0,7 (øòðèõîâàÿ êðèâàÿ). Ïóíêòèð — íîðìàëèçîâàííàÿ çàâèñèìîñòü h S2 ( )� ñîãëàñ- íî (2). äèôôóçèÿ. Ëåãêî âèäåòü, ÷òî â ñëó÷àå æèäêîñòíîé äèôôóçèè (D � 10–5 ñì2/ñ) â ìåëêîäèñïåðñíîé ôàçå 3Íå ñ õàðàêòåðíûì ðàçìåðîì ÷àñòèö � 4·10–4 ñì [8] óñëîâèe íåîãðàíè÷åííîñòè äèôôóçèîííîãî äâèæåíèÿ íà÷èíàåò íàðóøàòüñÿ ïðè � > 10 ìñ. Ïåðåõîä â ðåæèì îãðàíè÷åíèÿ äèôôóçèîííîé äëèíû ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî êîýôôèöèåíò äèôôóçèè, ðàññ÷èòàííûé ïî çàâè- ñèìîñòè h(G) ñ ïîìîùüþ (1), ýôôåêòèâíî óìåíüøà- åòñÿ è ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøèõ � ñòàíîâèòñÿ îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíûì � � (ñì., íàïðèìåð, [13]). Ïðè òàêîì óìåíüøåíèè D ìàêñèìóì h L2 ( )� â ñîîòâåòñò- âèè ñ (2) ðàñòåò è ñäâèãàåòñÿ â ñòîðîíó áóëüøèõ �. Ïîýòîìó h2 äëÿ áîëüøèõ � â äàííîì ñëó÷àå íå îáðà- áàòûâàëèñü. Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå îáðàáîòêè äàííûõ, ïðåäñòàâëåííûõ íà ðèñ. 4, áûëè ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ � = 0,5 è � = 0,7. Òàêèå áîëüøèå çíà÷åíèÿ � ëåãêî îáúÿñíèìû. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïîëó÷èòü ñòîëü æå áîëüøîå ñîîòíîøåíèå æèäêîñòü/êðèñòàëë äëÿ ìàññèâíîãî òâåðäîãî 3Íå ïðè èçîõîðíîì îõëàæäåíèè âäîëü êðèâîé ïëàâëå- íèÿ, íåîáõîäèìî ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû âïëîòü äî 0 Ê [14]. Íî ìàëåíüêèå âêëþ÷åíèÿ 3Íå, îêðóæåí- íûå ìàòðèöåé 4Íå ñ áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì ñæè- ìàåìîñòè, íàõîäÿòñÿ, ñêîðåå, ïðè èçîáàðíûõ, ÷åì ïðè èçîõîðíûõ óñëîâèÿõ, ïîñêîëüêó ëåãêî ïîêà- çàòü, ÷òî èçìåíåíèå èõ ìîëÿðíîãî îáúåìà ïðè ïëàâ- ëåíèè ïðèâåäåò ê ðîñòó äàâëåíèÿ âî âñåì îáðàçöå � �Ð Ð XX � melt 3, ãäå �Ðmelt — èçìåíåíèå äàâëåíèÿ ïðè èçîõîðíîì ïëàâëåíèè ìàññèâíîãî 3Íå, X3 — êîíöåíòðàöèÿ 3Íå â èñõîäíîì ðàñòâîðå. Äåéñòâè- òåëüíî, â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ èçìåíåíèå äàâëåíèÿ â îáðàçöàõ ïîñëå ôàçîâîãî ðàññëîåíèÿ íå ïðåâûøà- ëî íåñêîëüêèõ ñîòûõ äîëåé àòìîñôåðû. Ïðîñòûå îöåíêè ïîêàçûâàþò, ÷òî â óñëîâèÿõ ðàññëîèâøåãîñÿ òâåðäîãî ðàñòâîðà ñ X3 = 0,5 % äîñòàòî÷íî ïåðåîõëà- æäåíèÿ íà 2–3 ìÊ íèæå êðèâîé ïëàâëåíèÿ 3Íå, ÷òî- áû ïîëíîñòüþ ðàñïëàâèòü êðèñòàëëèòû 3Íå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îáðàçåö ñ ìåíüøèì ñîäåðæà- íèåì æèäêîñòè èññëåäîâàëñÿ ïðè 100 ìÊ ñðàçó ïîñëå îêîí÷àíèÿ ïðîöåññà ôàçîâîãî ðàññëîåíèÿ, â òî âðåìÿ êàê âòîðîé îáðàçåö ïîñëå ðàññëîåíèÿ ïðè 100 ìÊ áûë â òå÷åíèå äâóõ ÷àñîâ îõëàæäåí äî 50 ìÊ, è ïðè ýòîì âêëþ÷åíèÿ ôàçû 3Íå ìîãëè ïîëíîñòüþ ðàñïëàâèòüñÿ. Èçìåðåíèÿ ìóëüòè-ýõà â ýòîì îáðàçöå ïðîâîäèëèñü ïîñëå îòîãðåâà äî 100 ìÊ. Áîëüøåå êîëè÷åñòâî æèäêî- ãî 3Íå, îáíàðóæåííîå ïðè ýòîì, ñîãëàñóåòñÿ ñ âûâîäà- ìè ðàáîòû [15], ÷òî ïðè îòîãðåâå êðèñòàëëèçàöèÿ æèä- êîñòè, ñîäåðæàùåéñÿ âî âêëþ÷åíèÿõ 3Íå, çàòðóäíåíà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîöåññîì ïëàâëåíèÿ ïðè îõëàæäåíèè. Ýòîìó ñïîñîáñòâóþò áîëüøèå äåôîðìàöèîííûå íàïðÿ- æåíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ìàòðèöå ðàçáàâëåííîé ôàçû, âîçíèêàþùèå çà ñ÷åò çíà÷èòåëüíîãî ðàçëè÷èÿ ìîëÿð- íûõ îáúåìîâ æèäêîé è òâåðäîé ôàç 3Íå. Ïîëó÷åííîå ñâèäåòåëüñòâî ñóùåñòâîâàíèÿ æèäêî- ñòè â ìåëêîäèñïåðñíîé ôàçå 3Íå ïîçâîëÿåò ïî-íîâîìó âçãëÿíóòü íà ðåçóëüòàòû ðàáîòû [8]. Íàáëþäàâøååñÿ â ýòîé ðàáîòå íåýêñïîíåíöèàëüíîå çàòóõàíèå ïåðâîãî ýõà áûëî îáúÿñíåíî êâàçèîäíîìåðíûì ðàñïðåäåëåíè- åì 3Íå â êîíöåíòðèðîâàííîé ôàçå.  ñâåòå èçëîæåí- íîãî âûøå ïîëó÷åííûå â [8] çàâèñèìîñòè h G( )2 ìîæ- íî ïîïûòàòüñÿ îáúÿñíèòü ÷àñòè÷íûì ïëàâëåíèåì 3Íå â ðàññëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå. Ïðè ýòîì â êàæ- äîì îáðàçöå, ñîäåðæàùåì äâå ôàçû, îòëè÷àþùèåñÿ êîýôôèöèåíòîì äèôôóçèè, çàòóõàíèå ïåðâîãî ñïèíî- âîãî ýõà îïèñûâàåòñÿ ñóììîé äâóõ ýêñïîíåíò: h h T G D L L( ) exp� � � � �� � � � � �� � � � � �� � � �0 2 2 2 32 2 3 � � � � � � �� � ! "( ) exp1 2 2 32 2 2 3� � � � T G D S S , (3) ãäå èíäåêñû L è S îòíîñÿòñÿ ê æèäêîé è òâåðäîé ôàçàì ñîîòâåòñòâåííî. Hà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû îáðàáîòêè ïåðâè÷íûõ äàííûõ ðàáîòû [8] ïî ôîðìóëå (3) ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðà- òîâ ñ ïàðàìåòðàìè � = 0,7, DL = 1,8�10–5 ñì2/ñ è DS = 1,25�10–7 ñì2/ñ â ñðàâíåíèè ñ îáðàáîòêîé, ïðîâåäåííîé â ðàáîòå [8] (D = 1�10–5 ñì2/ñ) â ïðåäïîëîæåíèè êâàçèîäíîìåðîãî õàðàêòåðà äèô- ôóçèè 3Íå [16]: h h G D G D � � � � � � 0 2 22 2 3 2 3 � � � � � � � � � erf . (4) Ìóëüòè-ýõî â ðàññëîèâøèõñÿ òâåðäûõ ðàñòâîðàõ 3Íå–4Íå â óñëîâèÿõ ßÌÐ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 627 0 400 800 1200 1600 0,1 1 2G , Ý /ñì2 2 h , ï ð î è çâ . å ä . Ðèñ. 5. Çàòóõàíèå àìïëèòóäû ïåðâîãî ýõà â ðàññëîèâ- øåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå 3Íå–4Íå ïðè Ò = 100 ìÊ (äàí- íûå èç ðàáîòû [8]): � — � = 40 ìñ; � — � = 105 ìñ. Ñïëîøíûå êðèâûå — ðàñ÷åò ïî ôîðìóëå (3) ïðè � = = 0,7, DL = 1,8�10–5 ñì2/ñ è DS = 1,25�10–7 ñì2/ñ. Ïóíêòèð — ðàñ÷åò ïî ôîðìóëå (4), D = 1�10–5 ñì2/ñ. Ôîðìàëüíî îáà ïîäõîäà îäèíàêîâî õîðîøî îïè- ñûâàþò ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû, îäíàêî äàííûå íàñòîÿùåé ðàáîòû î çíà÷èòåëüíîì ñîäåðæà- íèè æèäêîñòè â ìåëêîäèñïåðñíîé ôàçå 3Íå â ðàñ- ñëîèâøåìñÿ òâåðäîì ðàñòâîðå äàþò áîëåå åñòåñòâåí- íîå îáúÿñíåíèå. Àâòîðû áëàãîäàðíû Â.Í. Ãðèãîðüåâó, Á.Ï. Êàyíó, Ó.Äæ. Ìàëëèíó, Ý.ß. Ðóäàâñêîìó, Ä.À. Òàþðñêîìó è Ã. Ýñêå çà èíòåðåñ ê ðàáîòå è ïîëåçíûå äèñêóññèè. Ðàáîòà ïîääåðæàíà Óêðàèíñêèì ôîíäîì ôóíäà- ìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé 02.07./00391 (ïðîåêò ¹ Ô7/286-2004). 1. E.L. Hann, Phys. Rev. 4, 580 (1950). 2. G. Eska, H.G. Willers, B. Amend, and W. Wide- mann, Physica B108, 1155 (1981). 3. D. Einzel, G. Eska, Y. Hirayoshi, T. Kopp, and P. Wölfle, Phys. Rev. Lett. 53, 2312 (1984). 4. G. Deville, M. Bernier, and J.M. Delrieux, Phys. Rev. B19, 5666 (1979). 5. A.S. Bedford, R.M. Bowley, J.R. Owers-Bradley, and D. Wightman, Physica B169, 190, (1990). 6. G. Nunes Jr., C. Jin, A.M. Putman, and D.M. Lee, Physica B169, 546 (1991). 7. A.S. Bedford, R.M. Bowley, J.R. Owers-Bradley, and D. Wightman, J. Low Temp. Phys. 83, 389 (1991). 8. Â.À. Ìèõååâ, Â.À. Ìàéäàíîâ, Í.Ï. Ìèõèí, Ñ.Å. Êàëüíîé, Í.Ô. Îìåëàåíêî, ÔÍÒ 14, 564 (1988). 9. N. Alikasem, Ph.D. Thesis, University of Sussex (1989). 10. S.C.J. Kingsley, I. Kosarev, L. Roobol, V. Maidanov, J. Sauders, and B. Cowan, J. Low Temp. Phys. 110, 34 (1998). 11. S.C.J. Kingsley, V. Maidanov, J. Sauders, and B. Cowan, J. Low Temp. Phys. 113, 1017 (1998). 12. Í.Ï. Ìèõèí, Â.À. Ìàéäàíîâ, À.Â. Ïîëåâ, ÔÍÒ 28, 344 (2002). 13. B. Robertson, Phys. Rev. 151, 273 (1966). 14. W.P. Halperin, F.B. Rasmussen, C.N. Archie, and R.C. Richardson, J. Low Temp. Phys. 31, 617 (1978). 15. E. Rudavskii, A. Ganshin, V. Grigoriev, V. Maidanov, N. Omelaenko, A. Penzev, and A. Rybalko, J. Low Temp. Phys. 121, 713 (2000). 16. Â.À. Ìèõååâ, Â.A. Ñëþñàðåâ, ÔÍÒ 7, 379 (1981). Multiple echoes in phase-separated solid solutions 3Íå–4Íå under NMR conditions N.P. Mikhin and V.A. Maidanov The effect of multiple echo in phase-sepa- rated solid solution of 3He–4He was observed and investigated by the pulsed NMR metod for the first time. The study into the behavior of the second order echo under these conditions as com- pared to the results for liquid and solid 3Íå samples made it possible to prove the existence of substantial proportions of the liquid in the fine-grained phase of 3He and to provide a new treatment of the nature of unusual damping of the first order echo earlier observed. 628 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 Í.Ï. Ìèõèí, Â.À. Ìàéäàíîâ

Схожі ресурси