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                  氦氣及液氦的應用領域

                  2019-12-17

                     氦(Helium),為稀有氣體的一種。元素名來源于希臘文,原意是“太陽”。1868年法國的楊森利用分光鏡觀察太陽表面,發現一條新的黃色譜線,并認為是屬于太陽上的某個未知元素,故名氦。氦在通常情況下為無色、無味的氣體,是唯一不能在標準大氣壓下固化的物質。氦是最不活潑的元素。氦的應用主要是作為保護氣體、氣冷式核反應堆的工作流體和超低溫冷凍劑。此外,由于密度比空氣小且性質穩定,氦還可以作為浮升氣體。

                     氦氣是一種無色、無嗅、無味的惰性氣體,分子量4.003,在 21.1℃和 101.33kPa下氣體比重為0.138,沸點為-268.9℃,氣體密度0.165kg /m3( 21. 1℃、101.33k Pa)。臨界溫度-267.9℃;臨界壓力 227kPa;臨界密度 69.64kg /m3;在沸點溫度和101.33k Pa下液體密度 124.98kg/m3。氦氣不可燃、無毒、微溶于水,是一種簡單的窒息劑,可以氣態或液態裝運。


                     氦氣及液氦的應用領域相當廣泛,可應用于軍工、科研、石化、制冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等。

                     由于氦很輕,而且不易燃,因此它可用于填充飛艇、氣球、溫度計、電子管、潛水服等。也可用于原子反應堆和加速器、激光器、火箭、冶煉和焊接時的保護氣體,還可用來填充燈泡和霓虹燈管,也用來制造泡沫塑料。

                     低溫冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸點,液氦可以用于超低溫冷卻。而超低溫冷卻技術在超導技術等領域有較廣泛的應用,超導材料需要在低溫(100K左右)中才能表現出超導特性,大多數情況下只有液氦能比較簡便地實現這樣的極低溫。超導技術在交通行業的磁懸浮列車,醫療領域的核磁共振成像設備都有較大的應用。

                     氣球充氣:由于氦氣密度遠小于空氣(空氣的密度為1.29kg/m3,氦氣的密度為0.1786kg/m3),而且化學性質極不活潑,較氫氣安全(氫氣可以在空氣中燃燒,可能會引起爆炸),氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體。

                     檢驗分析:儀器分析中常用的核磁共振分析儀的超導磁體需要利用液氦降溫,氣相色譜分析中氦氣常作為載氣,利用氦氣滲透性好、不可燃的特點,氦氣還應用于真空檢漏,如氦質譜檢漏儀等。

                     保護氣:利用氦氣不活潑的化學性質,氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣。

                     氦氣還可用作高真空裝置、原子核反應堆在火箭、宇宙飛船上用作輸送液氫、液氧等液體推進劑的加壓氣體。氦氣還用作原子反應堆的清洗劑,在海洋開發領域的呼吸用混合氣體中,氣體溫度計的填充氣等。

                     由于氦在血液中的溶解度很低,因此可以加到氧氣中防止減壓病,作為潛水員的呼吸用氣體,或用于治療氣喘和窒息。

                     液體氦的溫度(-268.93 ℃)接近絕對零度(-273℃),因此它在超導研究中用作超流體,制造超導材料。液態氦還常用做冷卻劑和制冷劑。在醫學中,用于氬氦刀以治療癌癥。它還可以用作人造大氣層和鐳射媒體的組成部分。


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