Физика Низких Температур: Том 46, Выпуск 9 (Сентябрь 2020), c. 1062-1067    ( к оглавлению , назад )

Experimental research of condensation processes occurring under laser ablation in superfluid helium and vacuum

E. B. Gordon, M. I. Kulish1, M. E. Stepanov1, V. I. Matyushenko2, and A. V. Karabulin1,3,4

1Institute of Problems in Chemical Physics of RAS Chernogolovka 142432, Moscow Region, Russia

2Chernogolovka Branch of the N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of RAS Chernogolovka 142432, Moscow Region, Russia

3Joint Institute for High Temperatures of RAS, Moscow 125412, Russia

4National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute) Moscow 115409, Russia
E-mail: avkarabulin@gmail.com

Received February 2, 2020, published online July 22, 2020

Abstract

The dynamics of thermal radiation accompanying the condensation of tungsten nanoparticles in superfluid helium and vacuum was studied experimentally in the visible range. It was shown that during the first 100 μs the accompanying thermal energy of process in the case of superfluid helium is considerably higher than in vacuum at comparable temperatures after that it levels up. From a standpoint of the process’ kinetics it is demonstrated that the reasons for this are, on one hand, an increased condensation rate in superfluid helium (due to the concentration of nanoparticles in quantized vortices), and on the other hand, higher efficiency of heating of the condensation products in superfluid helium (due to the prevalence of processes involving particles of similar sizes).

Анотація

Динаміку теплового випромінювання, що супроводжує конденсацію наночастинок вольфраму у надплинному гелії та вакуумі, експериментально досліджено у видимому діапазоні. Показано, що протягом перших 100 мкс теплова енергія, яка супроводжує процес у надплинному гелії, набагато перевищує відповідну енергію у вакуумі при порівнянних температурах, після чого вона вирівнюється. Причинами цього є, по-перше, збільшення швидкості конденсації у надплинному гелії (через концентрацію наночастинок у квантованих вихорах) та, по-друге, більш висока ефективність нагрівання продуктів конденсації у надплинному гелії (через перевагу процесів із залученням частинок близьких розмірів).

Key words: condensation of tungsten nanoparticles, thermal emission, superfluid helium.