也無非是嚴(yán)重阻礙低溫技術(shù)的應(yīng)用,其中受到比較大影響的就是低溫超導(dǎo)技術(shù)了。現(xiàn)在已知所有的超導(dǎo)材料都要在-130℃以下的低溫中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性,其中應(yīng)用**的那幾種(比如Nb3Sn)更是需要比液氫的沸點(diǎn)還低的轉(zhuǎn)變溫度,這時(shí)候只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這樣的極低溫。雖然我們完全可以用別的辦法實(shí)現(xiàn)同樣的低溫,但都不如液氦實(shí)惠。顯然,假如我們沒有氦,低溫超導(dǎo)技術(shù)的普及就會(huì)受到嚴(yán)重的阻礙;低溫超導(dǎo)技術(shù)如果不能普及,醫(yī)院就會(huì)用不起核磁共振成像儀(它需要超導(dǎo)材料制造強(qiáng)磁場(chǎng))。液氦資源分布編輯來源分布氦液化器氦氣**主要的來源不是空氣,而是天然氣。原來氦氣在干燥空氣中含量極微,平均只有百萬分之五,天然氣中比較高則可含,是空氣的一萬五千倍。可是這種高氦的天然氣礦藏并不多,因?yàn)樘烊粴庵械暮馐氢欀惖姆派湫栽厮プ兊漠a(chǎn)物。只有在天然氣礦附近有鈾礦時(shí),氦氣才能在天然氣中匯集。即使是氦氣含量很低的天然氣,也比空氣中氦氣含量高數(shù)萬倍,因此仍是目前世界上氦氣的主要來源。其中,美國氦氣資源占50%以上,中國*占。天然氣中的氦氣是鈾之類的放射性元素衰變的產(chǎn)物。只有在天然氣礦附近有鈾礦時(shí),氦氣才能在天然氣中匯集。氦氣一般不生成化合物,在低壓放電管中受激發(fā)可形成He+2、HeH等離子及分子。昌樂比較好的氦氣生產(chǎn)廠家
將氘固定在KHF?的固體晶格中。俘集在晶格中的TF??發(fā)生核反應(yīng)后,便會(huì)生成HeF?。TF??→HeF?+β?氘在衰變過程中的反沖能量,不致使新生成的二氟化氦斷鏈。氘衰變的半衰期為,估計(jì)1?Ci的氚,經(jīng)4~5個(gè)月,*能生成10μmol的HeF?.2.熱中子輻照法用熱中子輻照LiF來產(chǎn)生核反應(yīng)??Li+?1n→??He+?3TLi(n,α)反應(yīng)后,生成的氦核同母體晶格中的F-相結(jié)合而生成HeF?.3.直接用α粒子轟擊固態(tài)氟來制備HeF?由此看來,這三種方法中,以種方法制成HeF?的可能性比較大,但至今還沒有見到已制成的報(bào)告。Malm等認(rèn)為HeF?和HF??的電子排布雖然相似,但HF??是H?同兩個(gè)F原子相作用而生成化合物,H?的電離勢(shì)*為,而氦的電離勢(shì)高達(dá)25eV,因此對(duì)HeF?是否存在是值得懷疑的。[5]氦離子化合物氦合氫離子,化學(xué)式為HeH?,是一個(gè)帶正電的離子。它發(fā)現(xiàn)于1925年,通過質(zhì)子和氦原子在氣相中反應(yīng)制得。它是已知**強(qiáng)的酸,質(zhì)子親和能為kJ/mol。這種離子也被稱為氦氫分子離子。有人認(rèn)為,這種物質(zhì)可以存在于自然星際物質(zhì)中。這是**簡(jiǎn)單的異核離子,可以與同核的氫分子離子H?相比較。與H?不同的是,它有一個(gè)長(zhǎng)久的鍵偶極矩,使它更容易表現(xiàn)出光譜特征。HeH?不能在凝聚相中制備。昌樂比較好的氦氣生產(chǎn)廠家氦存在于整個(gè)宇宙中,按質(zhì)量計(jì)占23%,但次于氫。
美國生產(chǎn)的氦氣要占世界總產(chǎn)量的80%以上。中國雖然也有一定的天然氣資源,可是到目前為止,唯有四川內(nèi)江威遠(yuǎn)的氣田曾得到提氦利用,其中的氦含量只有,而且現(xiàn)在已經(jīng)枯竭。中國近年來對(duì)氦氣的需求量越來越大。受制于氦氣資源匱乏、提取氦氣的成本較高,中國在需求上一直依賴進(jìn)口。2007年,美國將氦氣核定為戰(zhàn)略物資而限制粗氦產(chǎn)量,導(dǎo)致全球液氦價(jià)格由原來60~80元/每升,上漲到目前200元/每升以上。昂貴的液氦價(jià)格,使研究工作難以開展。**預(yù)計(jì),未來氦氣進(jìn)口將更加受制于人,屆時(shí)可能會(huì)因?yàn)闊o液氦供應(yīng)而使中國現(xiàn)有的許多涉及氦氣和液氦的科研項(xiàng)目無法實(shí)施。三種途徑解除氦危機(jī)**直接的辦法就是節(jié)流。現(xiàn)在醫(yī)院的核磁共振儀很多自身帶有密閉性很好、防止蒸發(fā)的液氦裝置,減少了液氦的需求量,先前的一些耗費(fèi)液氦量大的儀器已經(jīng)逐漸被淘汰。更多的科學(xué)家嘗試用其他的制冷方式來代替液氦制冷。比如用無液氦的制冷機(jī)來達(dá)到超導(dǎo)磁體的工作溫度。相對(duì)于液氦制冷,制冷機(jī)的氦需求量很低(用作制冷機(jī)的制冷氣體),制冷機(jī)主要通過冷橋與磁體相連,采用的是熱傳導(dǎo)的制冷方式,而液氦主要是將磁體浸泡其中,對(duì)流制冷起很大作用。然而這種方法目前還沒有真正用于醫(yī)用核磁共振儀。
氫氣就變成了液體。液態(tài)氦是透明的容易流動(dòng)的液體,就像打開了瓶塞的汽水一樣,不斷飛濺著小氣泡。液態(tài)氦是一種與眾不同的液體,它在零下269℃就沸騰了。在這樣低的溫度下,氫也變成了固體,千萬不要使液態(tài)氦和空氣接觸,因?yàn)榭諝鈺?huì)立刻在液態(tài)氦的表面上凍結(jié)成一層堅(jiān)硬的蓋子。多少年來,全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實(shí)驗(yàn)室能制造液態(tài)氦。直到1934年,在英國盧瑟福那里學(xué)的前蘇聯(lián)科學(xué)家卡比查發(fā)明了新型的液氦機(jī),每小時(shí)可以制造4升液態(tài)氦。以后,液態(tài)氦才在各國的實(shí)驗(yàn)室中得到的研究和應(yīng)用。在,液態(tài)氦在現(xiàn)代技術(shù)上得到了重要的應(yīng)用。例如要接收宇宙飛船發(fā)來的傳真照片或接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視信號(hào),就必須用液態(tài)氦。接收天線末端的參量放大器要保持在液氦的低溫下,否則就不能收到圖像。物理學(xué)家不僅*得到了液態(tài)氦,還得到了固態(tài)氦,他們正在向零度進(jìn)軍(物理學(xué)把零下℃叫做零度。這個(gè)溫度標(biāo)叫做溫標(biāo),用K表示。0K就是℃,而℃)。從理論上講,零度是達(dá)不到的,但是可以不斷接近它。液態(tài)氫的沸點(diǎn)是溫標(biāo),液態(tài)氦的沸點(diǎn)是溫標(biāo)。在溫標(biāo),氦Ⅰ變?yōu)楹あ颉?935年,利用“絕熱去磁”法,使液態(tài)氦冷到溫標(biāo);1957年,達(dá)到溫標(biāo);目前已達(dá)到×10-11K了。通過對(duì)提氦技術(shù)的分析介紹,低溫冷凝法較為成熟,但能耗、成本較高。
氦氣,英文名為Helium,符號(hào)為He,無色無味,不可燃?xì)怏w,空氣中的含量約為百萬分之5.2?;瘜W(xué)性質(zhì)不活潑,通常狀態(tài)下不與其它元素或化合物結(jié)合。1908年7月10日,荷蘭物理學(xué)家昂尼斯液化了氦氣。早在1868年,法國天文學(xué)家簡(jiǎn)森(JanssenPJC,1824-1907)在觀察日全食時(shí),就曾在太陽光譜上觀察到一條黃線D,這和早已知道的鈉光譜的D1和D2兩條線不相同。同時(shí),英國天文學(xué)家洛克耶爾(LockyerJN,1836-1920)也觀測(cè)到這條黃線D。當(dāng)時(shí)天文學(xué)家認(rèn)為這條線只有太陽才有,并且還認(rèn)為是一種金屬元素。所以洛克耶爾把這個(gè)元素取名為Helium,這是由兩個(gè)字拼起來的,helio是希臘文太陽神的意思,后綴-ium是指金屬元素而言。中譯名為氦。1895年,萊姆賽和另一位英國化學(xué)家特拉弗斯(TraversMW,1872-1961)合作,在處理瀝青鈾礦時(shí),產(chǎn)生一種不活潑的氣體,用光譜鑒定為氦氣,證實(shí)了氦氣也是一種稀有氣體,這種氣體地球上也有,并且氦元素是非金屬元素。若發(fā)生泄漏,應(yīng)迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處。昌樂比較好的氦氣生產(chǎn)廠家
在室溫和大氣壓力下,氦是無色、無味的氣體。昌樂比較好的氦氣生產(chǎn)廠家
都沒有形成什么能夠穩(wěn)定存在的物質(zhì)。**常見的例子就是氦與其他元素的范德華力,無需共價(jià)鍵或者離子鍵就可以存在。在極低的溫度下,氦確實(shí)可以形成范德華力,但極其微弱,無法長(zhǎng)久保持。[2-3]氦元素堅(jiān)固的穩(wěn)定力源于其閉殼層電子組態(tài):其外殼層是完滿的狀態(tài),沒有空間和其他原子通過共用電子進(jìn)行結(jié)合。不過這是地球表面環(huán)境中的情況。作為宇宙中第二豐富的元素,氦在恒星和巨型氣體行星的構(gòu)成中起著重要作用。在外太空或者地球深處的極端條件下,它可能遵循著不同尋常的規(guī)律。如今,研究人員剛剛驗(yàn)證這種奇異的現(xiàn)象。猶他州立大學(xué)的文章共同作者AlexBoldyrev說:“極高的壓力,比如在地球的**或者其他巨型星體中,能夠完全改變氦的化學(xué)特性。”研究人員通過“晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)”模型進(jìn)行演算發(fā)現(xiàn),在極度的壓力之下,一種穩(wěn)定的氦鈉化合物能夠形成。然后他們?cè)诮饎偸瘔呵粚?shí)驗(yàn)中真的創(chuàng)造出了前所未見的化合物:Na2He。實(shí)驗(yàn)可以為氦和鈉原子提供相當(dāng)于110萬倍地球大氣壓的條件。[2-3]這一結(jié)果太出人意料,因此發(fā)表的時(shí)候遇到了巨大的困難,研究人員花了兩年多的時(shí)間去說服審稿人和編輯。基于這些結(jié)果,研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè),如果壓力達(dá)到他們實(shí)驗(yàn)水平的一千萬倍。昌樂比較好的氦氣生產(chǎn)廠家