让稀有气体为人类服务——谈谈工业用的稀有气体 [复制链接]

第2版()
专栏：工业知识

让稀有气体为人类服务
——谈谈工业用的稀有气体
我们呼吸的空气里，除了含有百分之九十九的氮气和氧气以外，还有氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体。它们在空气里的含量极少，总共加起来还不到百分之一，但是它们的用途却非常广泛。现在在国民经济各个部门，特别是国防工业和科学部门，这种稀有气体已成了不可缺少的东西。
氩气　它在空气中的含量，以体积计算是百分之零点九三。在稀有气体中，它的含量最多，而且也比较容易和其他气体分离。它的用途大致分为两类：一是作为保护气体。例如在焊接铝镁合金的时候，遇到空气里的氧气，就会生成一种氧化物，对焊缝的强度有很不利的影响，焊缝的表面也不光滑。目前工业部门制造了氩弧焊装置，在焊接金属的同时能喷出氩气，把金属和其他气体隔离开来，金属在氩气的保护下逐渐熔化，自行焊接起来。用这种办法焊接的金属，表面光滑，强度好。冶炼稀有金属的时候，空气里的氧遇到金属，也产生一种化合物，影响金属的质量和强度。在金属浇铸的过程中，如果采用密闭的容器，把空气抽出来，换进氩气，就不会产生氧化物质，可以保证金属的质量。
二是作激发光源用。稀有气体比其他气体电阻小，在较低的电压下就能放电，而且耗电少。常见的日光灯里面就是充的最纯氩。气体经过激发后，里面的紫外线被涂在灯管壁上的荧光粉吸收后，产生明亮的白光。如果日光灯中充进氖氩混合气，还能发出微红的光，色调很好。作广告用的蓝色的霓虹灯，也是充的纯氩。最近，又发现了氢气的新用途：把它和氪氙气混合，可作为气体光激射器（或译为“莱塞”）的受激光发射的材料。它在“莱塞”的装置中，通高压电后，产生强烈的白光，把这种光聚在一起，就产生光束方向性很好的光源。这种光源可以广泛用在机械加工、医药和其他科学部门，如作为光通讯、光雷达和光测距、光焊接、光切割、光钻孔、光手术等等。
氖气　在空气中的含量只占百万分之十八点二一。它的用途大致分为以下两方面：气体氖作指示灯的光源；液体氖作试验室的低温冷却剂。
纯氖在真空下通电能发红光，这是任何稀有气体所达不到的。红光在空气中透视力较强，最适宜作港口、机场和水陆交通线的灯标。用氖气做霓虹灯也是比较常见的。把氖和氢混合充进霓虹灯管，能产生美丽的蓝光。荧光灯、电压保护装置的灯泡、水银灯、钠蒸汽灯等也充氖气。液体氖的沸点在摄氏零下二百四十五点八度，通常用它作为试验室的安全冷却剂。
氦气　它的用途也相当广泛，仅次于氩气。它的来源绝大部分是从天然气中提取的，它在空气中的含量极少，占百万分之五点二四。除了可以在原子能工业、火箭工业、作为保护气体以外，还可以在低温物理、低温电子学方面作为低温原料。氦的沸点是摄氏零下二百六十九度，几乎接近绝对零度。金属在极低的温度下，失去电阻，就变成了有超导性的物体，例如半导体锗，放在液体氦里冷却到极低的温度，通过一定的电压，电流就能无阻地通过。用这种超导体或半导体，可以做成精巧的量子管、冷子管以及其他国防和自动化工业所需要的重要零件。
潜水员吸入百分之七十九的氦和百分之二十一的氧的混合气体，能预防潜水病。人在四五十米深的水下工作，不呼吸氦空气的时间超过四十分钟，身体里的氮在血液中溶解，血液就会凝固，轻者嘴唇发麻、手抬不起来，重者死亡；人在水下向上浮太快，血液中的氮扩散不出来，也会在血液里形成氮气泡，阻塞血管，以致死亡。但是氦在水溶液（包括血清）中不易溶解，扩散快，所以氦空气是水下工人不可缺少的养料。氦还能治疗气喘病、气胸和肺病。
氪氙气　这是稀有气体中最贵重的一种。它们在空气中的含量分别为百万分之一点一三九和百万分之零点零八六。纯氪氙混合气的分子量重，用它充填小型灯泡，可比同功率的氩气灯泡节约百分之二十五的电，灯泡寿命延长二三倍，体积可以大大缩小。它还可以充电子管，作“莱塞”装置的受激光发射的材料。
氪气　可充电子管、连续紫外光灯，充填探测宇宙辐射情况的游离室，还能做成不需要电能的原子灯，用于没有电源的地方。
氙气　原子量和发光强度，在稀有气体中最大，所以它比氪更重要。用氙气充填的荧光灯，发光强度超过太阳光。有的国家用它制造三百瓩的长管氙灯，亮度象一个“小太阳”。在大城市的上空，如果夜间能装上三四个“小太阳”，足以照亮全城。高压氙灯还有高度的紫外光辐射，有杀菌作用，把它和百分之二十的氧气混合使用，可作深部麻醉剂。它同时又是“莱塞”装置中重要的受激光源。　薛鸿堡