稀有气体的核心应用领域
光学与照明
霓虹灯与电光源:氖气通电时发出红光,氪气用于机场跑道灯(浅紫色光),氙气高压长弧灯(“人造小太阳”)用于电影摄影和舞台照明。
激光技术:氦氖激光器用于测量和通讯,氩离子激光器在国防科研中发挥关键作用。
冶金与工业保护
焊接保护气:氩气因导热性差且成本低,广泛用于焊接铝、钛等活泼金属,防止氧化。
灯泡填充气:白炽灯中充氩可提高灯丝温度,延长寿命并提升电能转换效率。
医疗领域
氙灯与麻醉剂:氙气混合气体用于外科手术麻醉,其同位素可测量脑血流量;氙灯发射紫外线,用于皮肤病治疗。
氡的放射性应用:氡作为“种子”植入肿瘤部位,用于癌症放射治疗(需严格控制剂量)。
宇宙化学与地球科学
同位素示踪:通过分析地球大气、陨石及月壤中稀有气体丰度,可追溯太阳系物质来源及演化历史。例如,氙同位素异常揭示了太阳星云的形成过程。
地质勘探:氡气作为气体示踪剂,用于检测管道泄漏或地质构造活动。
低温与超导技术
制冷剂:液氦(沸点-268.9℃)是超低温研究的理想制冷剂,液氖制冷速度是液氦的40倍,但后者能获得更低温度。
超导磁铁:液氦用于冷却超导磁铁,支撑核磁共振成像(MRI)等设备运行。