Wetting phenomena and pinned vorticity in superfluid 4'He

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

1999

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Fysiikka

Mcode

Tfy-3

Degree programme

Language

en

Pages

51

Series

Abstract

On yleisesti hyväksytty tosiasia, että [4]He supraneste kastelee kaikki materiaalit lukuunottamatta cesiumia ja ehkä rubidiumia. Täydellisen kastelun aiheuttaa pinnan ja supranesteen välinen van der Waals-vuorovaikutus. Alles et al. havaitsivat yllättäen, että supranesteellä on vaikeuksia levitä kaupalliselle ei-heijastavalle pinnoitteelle, jonka päällimmäinen kerros on valmistettu magnesiumfluoridista. He havaitsivat pieniä kontaktikulmia (1-20 mrad) ja epäsäännöllisiä muodostelmia. Tämän käytöksen syy on toistaiseksi ollut epäselvä. Tässä työssä esitellään uusi mekanismi, joka voi johtaa osittaista kastelua muistuttavaan käyttäytymiseen. Jos ohuessa supranestekalvossa on virtauspyörteitä 10[11] - 10[15] m[-2] tiheydellä, on kalvon paksuuden kasvattaminen energeettisesti epäedullista. Näin suuret vorteksitiheydet eivät kuitenkaan ole mahdollisia paksussa kalvossa, koska viereisen pyörteen aiheuttama virtaus kykenee irrottamaan kiinnittyneen pyörteen. Ohuiden ja paksujen kalvojen välillä on alue, jossa kalvo ei ole stabiili, ja siksi nestekerroksessa voi tapahtua nopea siirtymä ohuesta paksuun kalvoon ja siirtymäkohdassa nesteen profiiliin muodostuu terävä kulma, joka muistuttaa kolmen faasin kontaktikulmaa. Kokeellisessa osiossa tutkittiin [4]He supranesteen leviämistä neljälle eri alustalle käyttäen optista interferometriaa. Siinä nesteen reuna valaistaan He-Ne laserilla, jolloin nesteen pinnasta sekä alustasta heijastuneet säteet muodostavat interferenssikuvion, joka havaitaan CCD-kameralla. Nestepinnan muoto voidaan erottaa interferenssikuvista. Alustoina käytettiin piidioksidia V-pinnoitteella ja HEBBAR-pinnoiteella, magnesiumfluoridia ja MgF_2:lla pinnoitettua lasia. Kokonaan MgF_(2):sta valmistetulla alustalla havaittiin täydellinen kastelu aivan kuten oli odotettavissa. Monikerrospinnoitteilla nähtiin kontaktikulmia, jotka olivat suuruudeltaan 0° - 1°. Kulmat olivat voimakkaasti hystereettisiä: vetäytyvän nesteen muodostama kontaktikulma oli aina 0°. Vaikuttaa siltä, että supraneste kykenee kastelemaan kaikki alustat täydellisesti, mutta on olemassa mekanismi, joka aiheuttaa metastabiilien kontaktikulmien muodostumisen. Kokeelliset tulokset voidaan selittää tyydyttävästi vorteksimallin avulla.

Description

Supervisor

Hautojärvi, Pekka

Thesis advisor

Hakonen, Pertti

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120445672

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK