稀有气体的用途有哪些

稀有气体或惰性气体是指元素周期表上的18族元素，距今已有200年的发现史，下面由我为大家科普一下稀有气体的用途是什么吧。

稀有气体的用途

稀有气体在许多场合中用于提供惰性气氛。氩在化学合成时常用于保护对氮气敏感的化合物。固态氩也用于研究反应中间体等非常不稳定的化合物，方法是在超低温下将其隔离在固态氩构成的基质中。氦是气相色谱法中的载色剂、温度计的填充气，并用于盖革计数器和气泡室等辐射测量设备中。氦和氩都用作焊接电弧的保护气和贱金属的焊接及切割的惰性保护气。它们在其他冶金过程和半导体工业中硅的生产中同样有着广泛应用。

一些稀有气体有直接的医学用途，如：氦有时用于改善哮喘患者的呼吸氙则因为在脂质中的高溶解度成为一种麻醉剂，比常用的一氧化二氮(俗称笑气)更为有效，且容易从体内排出而麻醉后苏醒也较快。氙在超极化核磁共振成像中用于拍摄肺的医学影像。具有强辐射性的氡只能微量制取，可用于放射线疗法。

稀有气体是纯净物吗

稀有气体是指隋性气体。因为在地壳和大气层中含量很少,又称为稀有气体。惰性气体共有六种,按照原子量递增的顺序排列,依次是氦、氖、氩、氪、氙、氡。在通常情况下,它们不与其他元素化合,而仅以单个原子的形式存在，是纯净物。

拓展：

稀有气体是什么？

稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体单质，也称为惰性气体。在常温常压下，它们都是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应。稀有气体共有7种，它们是氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）、氪气（Kr）、氙气（Xe）、氡气（Rn，放射性）、（气奥）（Og，放射性，人造元素）。其中Og是以人工合成的稀有气体，原子核非常不稳定，半衰期很短，只有5毫秒。

主要应用：

随着工业生产和科学技术的发展，稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活里。

利用稀有气体极不活泼的化学性质，有的'生产部门常用它们来作保护气。例如，在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属，以及制造半导体晶体管的过程中，常用氩作保护气。原子能反应堆的核燃料钚，在空气里也会迅速氧化，也需要在氩气保护下进行机械加工。电灯泡里充氩气可以减少钨丝的气化和防止钨丝氧化，以延长灯泡的使用寿命。氦是气相色谱法中的载色剂、温度计的填充气，并用于盖革计数器和气泡室等辐射测量设备中。氦和氩都用作焊接电弧的保护气和贱金属的焊接及切割的惰性保护气。它们在其他冶金过程和半导体工业中硅的生产中同样有着广泛应用。

稀有气体通电时会发光。世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的（霓虹灯的英文原意是“氖灯”）。氖灯射出的红光，在空气里透射力很强，可以穿过浓雾。因此，氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。灯管里充入氩气或氦气，通电时分别发出浅蓝色或淡红色光。有的灯管里充入了氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体（也有三种或两种的）的混合物。由于各种气体的相对含量不伺，便制得五光十色的各种霓虹灯。人们常用的荧光灯，是在灯管里充入少量水银和氩气，并在内壁涂荧光物质（如卤磷酸钙）而制成的。通电时，管内因水银蒸气放电而产生紫外线，激发荧光物质，使它发出近似日光的可见光，所以又叫做日光灯。氪可降低灯丝的蒸发率而常用于色温和效率更高性能白炽灯，特别在卤素灯中可将氪与少量碘或溴的化合物混合充入。氙通常用于氙弧灯，因为它们的连续光谱与日光相似。这种灯可用于电影放映机和汽车前灯等。

利用稀有气体可以制成多种混合气体激光器。氦-氖激光器就是其中之一。氦氖混合气体被密封在一个特制的石英管中，在外界高频振荡器的激励下，混合气体的原子间发生非d性碰撞，被激发的原子之间发生能量传递，进而产生电子跃迁，并发出与跃迁相对应的受激辐射波，近红外光。氦-氖激光器可应用于测量和通讯。稀有气体可用于准分子激光器，这是因为它们可形成短暂存在的电子激发态受激子。这些用于激光器的受激子可能是稀有气体二聚体，例如Ar2、Kr2或Xe2，更有可能是与卤素结合的受激子，例如ArF、KrF、XeF或XeCl。这些激光器产生波长较短的紫外线，其中ArF产生的紫外线波长为193nm，而KrF为248nm。这种高频率的激光使高精密成像成为现实。准分子激光有诸多工业、医药和科学用途。集成电路制造过程中的显微光刻法和微制造必须用到准分子激光。激光手术，例如血管再成形术和眼部手术也需用到准分子激光。

氦气是除了氢气以外最轻的气体，可以代替氢气装在飞艇里，不会着火和发生爆炸。液态氦的沸点为-269℃，是所有气体中最难液化的，利用液态氦可获得接近绝对零度（-273.15℃）的超低温。氦气还用来代替氮气作人造空气，供探海潜水员呼吸，因为在压强较大的深海里，用普通空气呼吸，会有较多的氮气溶解在血液里。当潜水员从深海处上升，体内逐渐恢复常压时，溶解在血液里的氮气要放出来形成气泡， 对微血管起阻塞作用，引起“气塞症”。氦气在血液里的溶解度比氮气小得多，用氦跟氧的混合气体（人造空气）代替普通空气，就不会发生上述现象。温度在2.2K以上的液氦是一种正常液态，具有一般液体的通性。温度在2.2K以下的液氦则是一种超流体，具有许多反常的性质。例如具有超导性、低粘滞性等。它的粘度变得为氢气粘度的百分之一，并且这种液氦能沿着容器的内壁向上流动，再沿着容器的外壁往下慢慢流下来。这种现象对于研究和验证量子理论很有意义。

氩气经高能的宇宙射线照射后会发生电离。利用这个原理，可以在人造地球卫星里设置充有氩气的计数器。当人造卫星在宇宙空间飞行时，氩气受到宇宙射线的照射。照射得越厉害，氩气发生电离也越强烈。卫星上的无线电机把这些电离信号自动地送回地球，人们就可根据信号的大小来判定空间宇宙辐射带的位置和 强度。

氪能吸收X射线，可用作X射线工作时的遮光材料。

氙灯还具有高度的紫外光辐射，可用于医疗技术方面。氙能溶于细胞质的油脂里，引起细胞的麻醉和膨胀，从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙和20%氧组成的混合气体，作为无副作用的麻醉剂。在原子能工业上，氙可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在。

氪、氙的同位素还被用来测量脑血流量等。

氡是自然界唯一的天然放射性气体，氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的氡子体，进入人体的呼吸系统造成辐射损伤，诱发肺癌。一般在劣质装修材料中的钍杂质会衰变释放氡气体，从而对人体造成伤害。体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果，会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造成损伤。然而，氡也有着它的用途，将铍粉和氡密封在管子内，氡衰变时放出的α粒子与铍原子核进行核反应，产生的中子可用作实验室的中子源。氡还可用作气体示踪剂，用于检测管道泄漏和研究气体运动。

对亚太地区产业影响有限

价格上涨已成事实

稀有气体中的氖、氪、氙气体，主要应用于航天航空、医疗卫生、半导体等领域，俄罗斯和乌克兰均是全球重要的稀有气体出口国。在此之前，俄罗斯和乌克兰向世界许多国家和地区出口氖气等稀有气体。5月30日，俄罗斯工业和贸易部表示，为应对欧美对俄罗斯进行的制裁，俄罗斯将在2022年年底前限制氖气等稀有气体的出口。自2月24日以来，全球稀有气体出口大国乌克兰已经暂停了稀有气体的生产，加剧了氖、氪、氙的供应紧张。

洑春干介绍，乌克兰供应了全球70%的氖气、40%的氪气和30%的氙气。而在半导体用高纯稀有气体方面，根据路透社援引半导体市场研究机构Techcet的数据，全球45%~54%的半导体级氖气由乌克兰Ingas和Cryoin两家公司供应。Techcet估计，2021年全球用于芯片生产的氖气消费量约为540吨。

受俄乌冲突影响，乌克兰上述两家全球主要氖气供应商被迫停产，造成稀有气体价格上涨。据洑春干介绍，我国氖气从600元/立方米左右上涨到5月初的1.55万元/立方米左右，而氪气、氙气涨得更加离谱，氪气市场均价从1万元/立方米左右飙到3.2万元/立方米左右，氙气飙到38万元/立方米左右。而Techcet发布的报告则表示，俄罗斯宣布出口禁令，尽管对目前的市场影响有限，但会导致供应短缺的周期拉长。

稀有气体价格的上涨同时也将为其下游行业带来影响，尤其是稀有气体属于芯片存储制造行业的上游行业，业内人士表示，氪、氙、氖等稀有气体对于芯片存储制造至关重要。例如氖气、氦气等稀有气体主要应用在半导体、液晶显示、光纤等领域。尤其氖气对于芯片制造过程中的稳定性至关重要。

或成我国相关行业新机

洑春干介绍，我国稀有气体的供应并无问题。2021年，我国氪气产能约为5万立方米/年，绝大部分出口国外。同期，我国氙气产能约为5000立方米/年，氖气产能约为40万立方米/年。我国稀有气体基本满足国内需求，其中氖气还可以实现大量出口。但根据国际市场价格情况，我国稀有气体价格依然会随之出现波动。

洑春干预计，未来国际市场仍处于涨势。根据当前情形，俄乌冲突将会为全球半导体主要生产国家带来供应链风险问题，这将推动市场出现炒作趋势，从而出现氖、氙、氪等稀有气体的价格波动，甚至带来暴涨的可能性。“当前这种形势，或许对中国而言不仅是摆脱类似芯片等行业受他国限制的一个机会，还是建设形成中国拳头行业的一个机遇。”洑春干表示。

洑春干认为，当前应鼓励大型空分装置配套建设企业大力投资稀有气体提取装置。这不仅能够提高我国稀有气体的提取设备建设能力，满足我国稀有气体需求，还能抢占国际市场空白。不过，目前我国将稀有气体列入危化品目录，这可能是阻碍我国发展稀有气体行业的不利因素。他表示：“将所有稀有气体、一般性气体都列入危险化学品目录中，这对行业发展而言存在阻碍。”他解释道，如果能将稀有气体等一般性气体从危险化学品目录和危险货物目录中豁免或移除，促进稀有气体等一般性气体的生产项目、回收项目的建设及运输，这将对我国稀有气体的产能增长十分有利。

亚太地区已开始积极应对

芯片行业的业内人士表示，从短期形势分析，俄乌冲突对全球芯片市场造成的冲击并不大。尽管稀有气体对芯片制造有着至关重要的作用，但芯片制造所需的稀有气体量很少，许多芯片制造企业已经提前对稀有气体进行了储备，在短时间内不会有太大影响。当然，长期来看，俄乌冲突会带来乌克兰生产的长期中断，俄罗斯的出口限制后续还有进一步供应减少的可能。

各地区对稀有气体的供应压力感受也不一。业内人士表示，韩国对稀有气体进口依赖最高，且韩国没有能够在短时间内提高稀有气体产量的大型气体生产公司。不过，韩国的主要进口来源是中国，占总进口量的一半左右，来自乌克兰的供应比例约占20%。目前来看，韩国企业并没有对稀有气体的供应问题过于紧张。韩国政府已于3月免除了氖、氪、氙的进口关税，减轻企业进口压力。此外，浦项制铁已实现氖气在韩国本地生产，目前估计可满足韩国自身需求的16%。

日本方面，日本国内只能自产非常少量的稀有气体，如大阳日酸在日本国内仅有氪气产能2000立方米/年、氙气产能250立方米/年，不生产氖气。不过，日本稀有气体最主要的进口来源是中国、法国和美国，受俄乌冲突影响暂时不大。4月，日本经济产业省也宣布，计划在今年年底前确保半导体制造中使用的特种气体供应， 支持引进和研发重复使用气体的设备，提高国内制造商的制造能力，并加强与美国的供应链合作。大阳日酸也表示，该公司将扩大稀有气体的生产能力。

其理由在于惰性气体的“惰性”是相对的。这里的“惰性”指的是惰性气体都是由最外层有八个电子（氦最外层两个电子已排满）的稳定结构的单原子构成。因此，长期以来人们一直认为惰性气体不可能与其它物质反应生成化合物。但事实并非如此，1962年英国化学家巴特利特（Bartlett）通过实验，得到了惰性气体的第一个化合物六氟铂酸氙（XePtF6）。以后人们又陆续制得了二氟化氙、四氟化氙、二氟化氪等等。但到现在为止，还没有制得氩、氖、氦的化合物，人们对稀有气体的研究还在继续进行。 尽管稀有气体很不活泼，但是，它们依然在工业、医学、尖端科学及日常生活中发挥着它们的特长： 1.利用稀有气体极不活泼的化学性质，在生产中做保护气。例如，在电灯泡内充入氮氩混合气体可减少钨丝的损坏，延长灯泡的使用寿命。除此以外，在半导体工业、原子反应堆的机械加工中以及制造飞机、火箭等工艺中都需用稀有气体做保护气。 2.利用稀有气体在通电时会发出有色光的性质，在电光源中有特殊的应用。例如，五光十色的霓红灯就是充入了不同比例的氖气、氩气、氦气的缘故。氖灯透雾性强，用于做码头、机场的灯标；氙灯发光强度高，被誉为“人造小太阳”。 3.氦气代替氢气填充气球或飞艇不会发生爆炸。 4.用稀有气体制成多种混合气体激光器，应用于测量和通讯。 5.用氦气代替氮气跟氧气混合成“人造空气”供潜水员呼吸，不会发生“气塞症”。 6.医学上应用氙气做麻醉剂。 稀有气体的应用十分广泛，人们还在不断研究探索，相信稀有气体还会发挥出更大作用。

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