稀有气体做保护气,稀有气体充电以后的用途

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-04-01 11:12:13

稀有气体做保护气,稀有气体充电以后的用途(1)

稀有气体顾名思义,一是稀有,二是气体,因为在空气中含量极其微弱,如图1所示,又都是气体,因此称为稀有气体,也称为惰性气体、贵气体。稀有气体都是无色、无味的气体,一共有7种,依次为:氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)、氡气(Rn)、(气奥)(Og)。

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图1.稀有气体在空气中的含量分布图(来源于搜狐网)

机会总是留给有准备的人,果不其然,氦元素的发现充满偶然性,氦元素是元素周期表中第一个在地球之外被发现的元素。1868年,法国天文学家皮埃尔·让森(Pierre Jules César Janssen)观察日全食,这时候不出意外就该出意外了,让森注意到利用分光镜观察日珥发现一条黄色谱线,接近钠黄光的D1(589.6nm)和D2(589.0nm)线,日蚀后,他同样在太阳光谱中观察到这条黄线,称为D3线,位置在587.49nm。

不同的光谱线是由不同的元素所发射的,科学家也是因此来区分不同元素,而这条黄色光谱线不属于目前已知的元素。后来爱德华·弗兰克兰证实让森的结果,并命名该元素为“氦”,来自希腊文helios(太阳)。

随着科学家们不断探索,在二十年后,科学家拉姆塞在钻探铀矿中发现氦气,这也是人们第一次在地球上发现氦,随后的几十年,拉姆塞依次发现了其他四种稀有元素,分别为氖、氩、氪、氙。因此拉姆塞也有“稀有气体之父”的美誉。

气奥是元素周期表的最后一个缺口,是人类合成的最重元素,对第七周期元素和第18族的稀有气体元素具有重要意义,其命名为Og是为了为向超重元素合成先驱者、俄罗斯物理学家尤里·奥加涅相(Oganesson)致敬。

气奥具放射性,其原子十分不稳定,半衰期短,其性质不可避免地必须来自精确的相对论量子理论。非相对论极限表明,Og是液体或气体在室温下熔化温度≈220K,预期一个典型的稀有气体元素,相对论效应将固液相变约100K,由于相对论性因素,它在标准状况下会是固体。

一、稀有气体的应用

(1)气体激光器

氦氖激光器(Helium-neongaslaser)是研制成功的第一种气体激光器,如图2所示,也是最常用的一种,是以中性原子气体氦和氖作为工作物质的气体激光器。氦氖激光器的结构大体可以分为三部分,放电管、谐振腔和激发的电源,如图3所示

当电磁场频率与双能级原子的跃迁频率相同而产生共振时,处于上能级的原子发生受激辐射,即发射出一个光子并跃迁到下能级,在这过程中所产生的辐射场与其他的原子也是共振的,于是这些原子又会产生受激辐射,即这种雪崩式的受激辐射就会产生激光。

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图2.氦氖激光器(来源于微博)

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