氦氣

氦氣（He）元素周期表中0族元素的稀有氣體，原子量4.003g/mol，是無色、無味的惰性氣體。氦氣是所有氣體中最難液化的氣體，其臨界溫度－267.9℃，臨界壓力約為0.225MPa（2.25atm）熔點-272.2℃（約2.6MPa）沸點-268.9℃。氦是一些放射性元素α裂變的產物－這個粒子是氦的原子核。氦非常不活潑它可以 不燃燒或幫助燃燒。只能用來充氣球、溫度計、電子管、潛水服等。它也可以用于原子反應堆和加速器、激光器、火箭、和焊接過程中作為特殊金屬材料的保護氣體。液氦主要用于獲得接近絕對零度（273℃）低溫用于制造超導設備。氦可以用空氣分離法分離出來、冷凝法、氫氣液化法和其他方法。

氦是單原子氣體，氦原子是氦分子。有兩套能級，一套是單層，一套是三層。光譜實驗中觀察到的兩組譜線是由兩組能級的躍遷產生的。實驗中沒有發現兩組能級之間的光譜躍遷。據此，人們一度認為氦有兩種，光譜結構復雜的稱為正氦，譜線結構單一的稱為次級氦。

三重態的能級低于相應的單重態的能級。比如23S1態的能量比21S0態的能量低0.796eV。n=1的原子態沒有三重態。激發態23S1和21S0具有非常長的壽命，這被稱為亞穩態例如，21S0的壽命約為19.5ms。這兩種狀態的氮原子通過輻射躍遷回到基態的幾率很小。此外，氦的基態11S0和第一激發態23S1之間的能量差異很大（相對氫原子而言），有19.77電子伏；電離能也是所有元素中最大的，有24.58電子伏。

氦氣為無色、無味、無味的惰性氣體，化學結構穩定，不與其他物質發生反應。不可燃，不支持燃燒。是一種室息劑。沸點-268.9℃臨界溫度-267.9℃，臨界壓力227千帕。液氦是一種流動性極好的液體，無色，表面張力極小，只有1.3×10N/cm，折射率1.02。氦沒有三相點，所以它可以 t單獨冷卻無法固化，只能邊冷卻邊加壓到2.只有在5MPa以上才能獲得固態氦。在2.19K時液氦的密度、比熱、導熱系數等物理性質突然改變，導致“超流動性”使得液氦能夠快速通過直徑小于10厘米的毛細管。

氦氣

空分法：因為空氣中含有大約5.24X10-6，并且氧氣通過在大型低溫空氣分離單元中分離而產生、純氨可以用氮氣或氬氣生產。包括三個步驟：粗氖氦混合物的提取、純氖氦混合氣體的制備及分離空氣和氨制備純氦。其中，氖氦分離以液態氖為冷源、2.在5MPa的壓力和接近氖沸點的溫度下，氖氦混合物中大部分氖被冷凝，然后在低于77K的溫度下，用活性炭除去殘留的氖，得到純氦。

冷凝法：天然氣提氦在工業上采用冷凝法，包括天然氣的預處理和凈化、粗氨的制備和氦的提純得到99.99%的純氦氣。

氫液化法：以含氦天然氣為原料的合成氨廠，合成循環氣逐步濃縮，粗氦主要采用化學燃燒法提取、凍結法、大部分氫氣通過甲烷洗滌吸收法和變壓吸附法除去、氮、得到氬氣甲烷等雜質，濃度為50%以上的粗氦氣體：但工業上粗氦精制一般采用直接氧氣燃燒法、純氦稀釋后，用催化法和低溫吸附法加氧除氫，得到90的氫氣%以上氦氣；再通過加壓、冷卻到77K以下，除去大部分雜質氣體，然后在低溫下用活性炭除去氖等微量雜質，得到99．99％以上的純氦。

焊接行業：在MIG焊接中，純氦有時用于焊接鋁、銅及其合金；也可用于其他材料的深穿透焊接和快速焊接。氦的重量只有空氣的14%焊接過程中采用氦氣作為保護，更適用于仰焊和登高立焊，可避免合金元素的燒損及由此產生的焊接缺陷。氦保護焊采用大的焊接熱輸入和高的焊接速度，不僅減少了焊接變形，而且提高了焊縫金屬的力學性能。

冶金行業：氦氣可以單獨使用，也可以與其他氣體混合使用。氦氣的熱容量高于氬氣，可獲得熱導率和溫度更高的高熱燜等離子體，可用于熔煉難熔金屬（鎢、鉬、鋸等）和高導熱金屬如銅。

軍事領域：氦作為火箭液體燃料的推進劑和增壓劑，廣泛應用于導彈、宇宙飛船和超音速飛機。其次，氦氣也用于氨保護電弧焊，用于造船和飛機、宇宙飛船、火箭和武器的制造也很重要。

光纖領域：在光纖拉絲生產中，通常采用感應爐作為光纖預制棒的加熱源，其加熱體由若干石墨部件組成正常生產時，拉絲爐內溫度可達2000℃左右為了防止高溫石墨部件與空氣中的氧氣接觸，防止爐子影響正常生產。由于其優良的導熱性和穩定性，氦氣經常與氬氣一起用作拉絲爐的保護性工藝氣體氦氣的使用還有助于減少拉絲過程中裸纖直徑的波動，實現更好的光纖工藝指標。

核電廠檢漏：氦氣檢漏法是用氦氣作為示蹤氣體，用氦質譜檢漏儀檢查泄漏點的總稱。根據現場設備的具體情況，典型的氦氣檢漏方法分為真空檢漏方法、吸槍累積比較法和正壓檢漏法。

潛水：氦在潛水中應用廣泛，因為它沒有麻醉作用，適合深潛；密度低，呼吸氦氧混合氣時的呼吸阻力比空氣小，可以減輕呼吸肌的負荷；擴散速度快，有利于含氣腔的室內外壓力調節；飽和與去飽和速度快，過飽和安全系數小。

醫學領域：發現氦可以增加冠狀動脈的側支循環，增加呼吸性一氧化氮對肺血管的舒張作用。在健康男性中，氦可以提高運動耐量，降低乳酸水平，但對生命體征不利（如血壓和心率）無影響。

危險性：氦可以通過吸入被人體吸收當容器泄漏時，由于降低了封閉空間內的氧氣含量，會導致窒息液化氣的蒸氣起初比空氣重，沿地面擴散。接觸氣體或液化氣體可能會導致燒傷、重傷或凍傷。

儲運與運輸：氦屬于不可燃氣體，代號危險：34002。儲存于陰涼、干燥的庫房中。可以普通貨物運輸。裝卸時小心輕放，以防包裝受損。

急救措施：吸入少量氦氣時，立即通風，并轉移到空氣新鮮的地方。皮膚接觸到凍傷時，要用大量清水沖洗，不要脫衣服，并及時就醫。如不慎入眼，用大量清水沖洗，并及時就醫。