Рассеяние фононов структурными дефектами в твердом p-H₂ и растворах p-H₂-o-D₂

Abstract

Проведены исследования влияния стpуктуpных дефектов на теплопроводность в кpисталлах параводорода и растворах параводород-ортодейтерий. Дефекты в исследованных кpисталлах генерировались посредством термоудара. Температурные зависимости теплопроводности проанализированы в рамках релаксационной модели Каллауэя в дебаевском приближении для фононного спектра с учетом фонон-фононных процессов рассеяния, рэлеевского рассеяния на изотопических дефектах и стpуктуpных дефектах типа дислокаций и малоугловых границ. Обнаружена зависимость pезультата воздействия термоудара на образец от концентрации дейтерия. В чистом параводороде наблюдается увеличение плотности дислокаций, в растворах параводород-ортодейтерий - увеличение плотности малоугловых границ. Изменение плотности малоугловых границ в растворах после воздействия термоудара линейно зависит от концентрации o-D₂.

A study is made of the influence of structural defects on the thermal conductivity in parahydrogen crystals and in parahydrogen–orthodeuterium solutions. The defects in the crystals are generated by means of a thermal shock. The temperature dependence of the thermal conductivity is analyzed in the framework of the Callaway relaxation model in the Debye approximation for the phonon spectrum with allowance for phonon–phonon scattering processes and Rayleigh scattering on isotopic defects and structural defects such as dislocations and low-angle boundaries. The effect produced in the sample by the thermal shock is found to depend on the deuterium concentration. In pure parahydrogen an increase in the dislocation density is observed, and in parahydrogen–orthodeuterium solutions an increase in the density of low-angle boundaries. The change in the density of low-angle boundaries in the solutions after the thermal shock depends linearly on the concentration of o-D₂.