氦气

氦气（He）元素周期表中0族元素的稀有气体，原子量4.003g/mol，是无色、无味的惰性气体。氦气是所有气体中最难液化的气体，其临界温度－267.9℃，临界压力约为0.225MPa（2.25atm）熔点-272.2℃（约2.6MPa）沸点-268.9℃。氦是一些放射性元素α裂变的产物－这个粒子是氦的原子核。氦非常不活泼它可以 不燃烧或帮助燃烧。只能用来充气球、温度计、电子管、潜水服等。它也可以用于原子反应堆和加速器、激光器、火箭、和焊接过程中作为特殊金属材料的保护气体。液氦主要用于获得接近绝对零度（273℃）低温用于制造超导设备。氦可以用空气分离法分离出来、冷凝法、氢气液化法和其他方法。

氦是单原子气体，氦原子是氦分子。有两套能级，一套是单层，一套是三层。光谱实验中观察到的两组谱线是由两组能级的跃迁产生的。实验中没有发现两组能级之间的光谱跃迁。据此，人们一度认为氦有两种，光谱结构复杂的称为正氦，谱线结构单一的称为次级氦。

三重态的能级低于相应的单重态的能级。比如23S1态的能量比21S0态的能量低0.796eV。n=1的原子态没有三重态。激发态23S1和21S0具有非常长的寿命，这被称为亚稳态例如，21S0的寿命约为19.5ms。这两种状态的氮原子通过辐射跃迁回到基态的几率很小。此外，氦的基态11S0和第一激发态23S1之间的能量差异很大（相对氢原子而言），有19.77电子伏；电离能也是所有元素中最大的，有24.58电子伏。

氦气为无色、无味、无味的惰性气体，化学结构稳定，不与其他物质发生反应。不可燃，不支持燃烧。是一种室息剂。沸点-268.9℃临界温度-267.9℃，临界压力227千帕。液氦是一种流动性极好的液体，无色，表面张力极小，只有1.3×10N/cm，折射率1.02。氦没有三相点，所以它可以 t单独冷却无法固化，只能边冷却边加压到2.只有在5MPa以上才能获得固态氦。在2.19K时液氦的密度、比热、导热系数等物理性质突然改变，导致“超流动性”使得液氦能够快速通过直径小于10厘米的毛细管。

氦气

空分法：因为空气中含有大约5.24X10-6，并且氧气通过在大型低温空气分离单元中分离而产生、纯氨可以用氮气或氩气生产。包括三个步骤：粗氖氦混合物的提取、纯氖氦混合气体的制备及分离空气和氨制备纯氦。其中，氖氦分离以液态氖为冷源、2.在5MPa的压力和接近氖沸点的温度下，氖氦混合物中大部分氖被冷凝，然后在低于77K的温度下，用活性炭除去残留的氖，得到纯氦。

冷凝法：天然气提氦在工业上采用冷凝法，包括天然气的预处理和净化、粗氨的制备和氦的提纯得到99.99%的纯氦气。

氢液化法：以含氦天然气为原料的合成氨厂，合成循环气逐步浓缩，粗氦主要采用化学燃烧法提取、冻结法、大部分氢气通过甲烷洗涤吸收法和变压吸附法除去、氮、得到氩气甲烷等杂质，浓度为50%以上的粗氦气体：但工业上粗氦精制一般采用直接氧气燃烧法、纯氦稀释后，用催化法和低温吸附法加氧除氢，得到90的氢气%以上氦气；再通过加压、冷却到77K以下，除去大部分杂质气体，然后在低温下用活性炭除去氖等微量杂质，得到99．99％以上的纯氦。

焊接行业：在MIG焊接中，纯氦有时用于焊接铝、铜及其合金；也可用于其他材料的深穿透焊接和快速焊接。氦的重量只有空气的14%焊接过程中采用氦气作为保护，更适用于仰焊和登高立焊，可避免合金元素的烧损及由此产生的焊接缺陷。氦保护焊采用大的焊接热输入和高的焊接速度，不仅减少了焊接变形，而且提高了焊缝金属的力学性能。

冶金行业：氦气可以单独使用，也可以与其他气体混合使用。氦气的热容量高于氩气，可获得热导率和温度更高的高热焖等离子体，可用于熔炼难熔金属（钨、钼、锯等）和高导热金属如铜。

军事领域：氦作为火箭液体燃料的推进剂和增压剂，广泛应用于导弹、宇宙飞船和超音速飞机。其次，氦气也用于氨保护电弧焊，用于造船和飞机、宇宙飞船、火箭和武器的制造也很重要。

光纤领域：在光纤拉丝生产中，通常采用感应炉作为光纤预制棒的加热源，其加热体由若干石墨部件组成正常生产时，拉丝炉内温度可达2000℃左右为了防止高温石墨部件与空气中的氧气接触，防止炉子影响正常生产。由于其优良的导热性和稳定性，氦气经常与氩气一起用作拉丝炉的保护性工艺气体氦气的使用还有助于减少拉丝过程中裸纤直径的波动，实现更好的光纤工艺指标。

核电厂检漏：氦气检漏法是用氦气作为示踪气体，用氦质谱检漏仪检查泄漏点的总称。根据现场设备的具体情况，典型的氦气检漏方法分为真空检漏方法、吸枪累积比较法和正压检漏法。

潜水：氦在潜水中应用广泛，因为它没有麻醉作用，适合深潜；密度低，呼吸氦氧混合气时的呼吸阻力比空气小，可以减轻呼吸肌的负荷；扩散速度快，有利于含气腔的室内外压力调节；饱和与去饱和速度快，过饱和安全系数小。

医学领域：发现氦可以增加冠状动脉的侧支循环，增加呼吸性一氧化氮对肺血管的舒张作用。在健康男性中，氦可以提高运动耐量，降低乳酸水平，但对生命体征不利（如血压和心率）无影响。

危险性：氦可以通过吸入被人体吸收当容器泄漏时，由于降低了封闭空间内的氧气含量，会导致窒息液化气的蒸气起初比空气重，沿地面扩散。接触气体或液化气体可能会导致烧伤、重伤或冻伤。

储运与运输：氦属于不可燃气体，代号危险：34002。储存于阴凉、干燥的库房中。可以普通货物运输。装卸时小心轻放，以防包装受损。

急救措施：吸入少量氦气时，立即通风，并转移到空气新鲜的地方。皮肤接触到冻伤时，要用大量清水冲洗，不要脱衣服，并及时就医。如不慎入眼，用大量清水冲洗，并及时就医。