Neutron brillouin scattering and liquid metal-molten salt mixtures

Summary

The dispersion of collective density fluctuations (extended sound modes) has been measured in mixtures of liquid alkali metals and the corresponding molten alkali-halide salts. Mixtures with salt concentrations from 10 to 40% were investigated for momentum transfersQ between 4 and 14 nm⁻¹. ForQ-values larger than 11 nm⁻¹ the collective modes could even in the most favourable case no longer be separated from the quasi-elastic peak, the width of which increases roughly ∼Q ² in this region of momentum transfers. At a concentration of 10% RbCl in Rb we find a dispersion which would correspond to expanded liquid Rb at the temperature of the mixture (∼1000 K), demonstrating the dominant metallic character of the mixture (screening by nearly free electrons) at this salt concentration. At higher concentrations of salt, where influences from different partial dynamic structure factors interplay, the dispersions deviate from this simple structured dispersion curve, most likely due to the influence of an early onset of some ionic type of screening in the liquid.

Riassunto

La dispersione di fluttuazioni di densità (modi di suono estesi) è stata misurata in miscugli di metalli alcalini liquidi con corrispondenti sali fusi di alogenuri alcalini. Miscele con concentrazioni saline da 10 a 40% sono state studiate per impulsi trasferitiQ da 4 a 14 nm^−`. Per valori diQ piú grandi di 11 nm⁻¹ i modi collettivi potrebbero anche nel caso piú favorevole non essere piú separati dal picco quasi elastico, l'ampiezza del quale aumenta di circaQ ² in questa regione di impulsi trasferiti. Ad una concentrazione al 10% di RbCl in Rb si trova una dispersione che corrisponderebbe ad R liquido espanso alla temperature della miscela (∼1000 K), che dimostra il carattere dominante di metallo della miscela (schermatura mediante elettroni quasi liberi) e questa concentrazione salina. Ad alte concentrazioni saline, alle quali interagiscono influenze da differenti fattori dinamici parziali di struttura le dispersioni si discostano da questa semplice curva di dispersione strutturata, molto probabilmente a causa dell'influenza di una iniziale comparsa di qualche tipo di schermatura ionica nel liquido.

Резюме

В смесях жидких щелочных металлов и соответствующих расплавленных щелочно-галоидных солей измерена дисперсия коллективных флуктуации плотности (протяженные звуковые моды). Были исследованы смеси с концентрациями солей от 10 до 40% при передаваемых импульсахQ между 4 и 14 нм⁻¹. Для величинQ, большечем 11 нм⁻¹, коллективные моды даже в наиболее благоприятном случае не выделяются из квазиупругого пика, ширина которого увеличивается приблизительно как ∼Q ² в этой области передаваемых импульсов. При концентрациях 10% RbCl в Rb мы получчили дисперсию, которая соответствует жидкому Rb при температуре смеси (∼1000 K), что, демонстрирует доминирующих металлический характер смеси (экранирование обусловлено почти свободными электронами) при этой концентрации соли. При более высоких концентрациях соли, где существенно влияет взаимодействие различных парциальных динамических структурных факторов, дисперсии отличаются от простой структурной дисперсионной кривой, по-видимому, вследствие раннего возникновения ионного типа экранирования в жидкости.