کاربردهای گاز هلیوم

هلیوم به دلیل بالاترین پتانسیل یونیزاسیون در هر اتم ، به عنوان گاز محافظ در جوشکاری قوس و جوشکاری قوس پلاسما استفاده می شود. جو محافظ هلیوم در اطراف محل جوشکاری از اکسید شدن فلز در حالت مذاب جلوگیری می کند. پتانسیل بالای یونیزاسیون هلیوم امکان جوشکاری قوس پلاسما را برای فلزات عجیب مانند تیتانیوم ، زیرکونیوم ، منیزیم و آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده در ساخت ، کشتی سازی و هوا فضا فراهم می کند. از آنجا که هلیوم گاز محافظ است می تواند توسط آرگون یا هیدروژن جایگزین شود ، با این وجود برای جوشکاری قوس پلاسما مواد خاصی مانند هلیوم تیتانیوم نمی تواند جایگزین شود ، زیرا هلیوم تنها گازی است که دارای فعالیت حرارتی به اندازه کافی بالا است تا ایمن باشد.

 در عملیات تصفیه فشار اعمال می شود که در آن هیدروژن مایع یا گاز دیگر جایگزین می شود ، زیرا هلیوم تنها گازی است که دارای نقطه جوش کمتری نسبت به هیدروژن و هلیوم بی اثر است. ازت به عنوان گاز تصفیه کننده سیستم های هیدروژن مایع استفاده نمی شود ، زیرا در این شرایط نیتروژن جامد می شود. هلیوم به عنوان گاز تصفیه کننده در صنعت هوافضا برای آژانسهای فضایی مانند آریاناسپاس و ناسا استفاده می شود. به عنوان مثال ، در موشک های Delta IV از هلیوم برای حفظ فشار در مخازن سوخت اکسیژن مایع استفاده می شد. با سوختن اکسیژن مایع به عنوان سوخت موشک ، هلیوم به مخازن سوخت تزریق می شود تا از فروپاشی آنها جلوگیری شود. هلیوم به عنوان گاز تصفیه کننده می تواند توسط نیتروژن جایگزین شود ، به جز سیستم های هیدروژن مایع.

از گازهای هلیوم برای تشخیص نشت استفاده می شود ، زیرا هلیوم کوچکترین اندازه مولکولی را دارد و به همین ترتیب یک مولکول تک اتمی است. بنابراین هلیوم از طریق کوچکترین نشتی به راحتی عبور می کند. در هنگام تشخیص نشت ، یک شی با هلیوم پر می شود و در صورت نشت ، یک طیف سنج جرمی هلیوم محل نشت را تشخیص می دهد. هلیم برای تشخیص نشت در موشک ها ، مخازن سوخت ، مبادلات حرارتی ، خطوط گاز ، دستگاه های الکترونیکی مختلف ، لوله های تلویزیون و سایر اجزای تولید شده فراهم می کند. هلیوم برای تشخیص نشت برای اولین بار در طی پروژه منهتن برای یافتن نشت در گیاهان غنی سازی اورانیوم استفاده شد. هلیوم برای تشخیص نشت می تواند توسط هیدروژن یا نیتروژن یا مخلوطی از هیدروژن و نیتروژن جایگزین شود.

هلیوم به عنوان گاز حامل و گاز تصفیه کننده برای کروماتوگرافی گازی استفاده می شود ، زیرا هلیم از نظر شیمیایی بی اثر و دارای خلوص بالا است. کروماتوگرافی اصطلاحی جمعی است که برای تکنیک های آزمایشگاهی برای جداسازی مخلوط ها استفاده می شود. از کروماتوگرافها به طور گسترده ای برای تجزیه و تحلیل کمی و کیفی در فرآیند ها و آزمایشگاه ها استفاده می شود. از آنجا که هلیوم گاز حامل می تواند توسط هیدروژن یا نیتروژن جایگزین شود.

 به دلیل هدایت حرارتی و حرارتی خاص بسیار ویژه در ساخت نیمه هادی ها. به عنوان مثال ، از هلیوم به عنوان آستین در میله هایی که صفحه های LCD را ایجاد می کنند ، استفاده می شود.  به عنوان مثال ویفر سیلیکونی در حین ارائه رسانه از پروژه فرشتگان نگهبان در یکی از اتاقهای تمیز با نانو ذرات آلوده به ذرات کم موسسه فناوری فدرال سوئیس در اکوبلنز به تصویر کشیده شده است.

مثال دیگر ، در حین پردازش تراشه های نیمه هادی از هلیوم به عنوان گاز محافظ عروق شستشو استفاده می شود. بعلاوه هنگام رشد بلورهای سیلیکون و ژرمانیم از هلیوم به عنوان گاز محافظ و گاز خنک کننده استفاده می شود. هلیوم بسته به کاربرد آن می تواند توسط آرگون یا هیدروژن یا نیتروژن جایگزین شود.

فیبر نوری: هلیم به دلیل هدایت حرارتی و حرارتی خاص بسیار خاص ، به عنوان خنک کننده در طول تولید کابل فیبر نوری استفاده می شود. دمای پایین و بی اثر بودن مایع هلیوم باعث می شود که رشته های سیلیس به سرعت در یک لوله خنک کننده خنک شوند زیرا الیاف شیشه از شمش یا پیش فرم شیشه گرفته می شوند. هلیم به عنوان محیط خنک کننده می تواند توسط هیدروژن یا نیتروژن جایگزین شود

از هلیوم به عنوان واسطه انتقال گرما در راکتورهای هسته ای نسل جدید استفاده می شود. هلیوم دارای چندین مزیت به عنوان محیط انتقال حرارت است. هلیم دارای گرمای خاص بسیار بالا و رسانایی گرمایی بالایی است ، به طوری که یکی از کارآمدترین گاز انتقال گرما است. علاوه بر این هلیوم باعث خوردگی نمی شود و از نظر رادیولوژی بی اثر است (بدون ایزوتوپ رادیواکتیو). هلیوم حالت کل را تغییر نمی دهد و بر ضریب ضریب نوترون تأثیر نمی گذارد. نیروگاه های هسته ای با هلیوم به عنوان محیط انتقال گرما دارای بازده بالاتر و دمای عملیاتی بالاتر هستند. هلیم به عنوان محیط انتقال گرما می تواند توسط نیتروژن جایگزین شود.

 به دلیل حلالیت بسیار کم در آب و خون ، از هلیوم به عنوان گاز غواصی در اعماق آب در اعماق آب زیر 30 متر استفاده می شود. برای جلوگیری از مخدر نیتروژن یا تجمع نیتروژن در خون ، به جای مخلوط های تنفسی نیتروژن / اکسیژن از مخلوط های تنفسی هلیم / اکسیژن مانند هلیار ، تریمیکس و هلیوکس استفاده می شود. علاوه بر این هلیوم باعث خوردگی تجهیزات نمی شود و سمی نیست. هیدروژن به عنوان جایگزینی برای هلیوم به عنوان گاز غواصی در اعماق دریا مورد بررسی قرار می گیرد

از هلیوم به دلیل سرعت صوتی بسیار بالا و بی اثر بودن شیمیایی به عنوان گاز حامل پودر برای پاشش حرارتی و پایش سرما استفاده می شود. پایش حرارتی و پایش سرما که به آن سمپاشی فلزی نیز گفته می شود ، فرآیندهای پوشش سطحی است که می توان طیف وسیعی از فلزات و سرامیک ها را با سرعت زیاد بر روی سطح ماده دیگر پاشید تا پوشش های فلزی ایجاد شود. علاوه بر این سرعت صوتی بسیار زیاد هلیوم باعث می شود که صدای شما پس از استنشاق هلیوم زیاد بلند یا جیرجیر باشد. هلیوم به عنوان گاز حامل پودر می تواند توسط نیتروژن جایگزین شود.

از لیزر هلیوم به عنوان گاز فعال در لیزرها و روشنایی استفاده می شود. هلیوم گاز تشدید کننده در لیزرهای گازی مانند لیزر هلیوم-نئون و لیزر CO2 و لیزر بخار فلز مانند لیزر بخار فلز هلیوم-کادمیوم اعمال می شود. هلیوم در لیزر برای تحریک استفاده می شود. لیزرهای مختلف با هلیم گاز فعال برای کاربردهای مختلف مانند تحقیقات علمی ، تداخل سنجی ، هولوگرافی ، طیف سنجی ، اسکن بارکد ، ترازبندی ، جراحی لیزر چشم ، نمایش های نوری ، برنامه های چاپ و حروفچینی ، جوشکاری و برش استفاده می شود. اکنون بیشتر لیزرهای هلیوم-نئون با لیزرهای ارزان قیمت دیود جایگزین می شوند. بعلاوه از هلیوم به عنوان گاز فعال در لامپهای تخلیه گاز استفاده می شود. هلیم از سفید تا نارنجی رنگ منتشر می کند. لامپ های تخلیه گاز هلیوم توسط هنرمندان برای روشنایی با اهداف خاص استفاده می شود. همانطور که هلیوم گاز رزوناتور کار می کند در برخی از انواع لیزر هلیوم نمی تواند جایگزین شود.

 در بعضی از هارد دیسک ها استفاده می شود. هارد دیسک ها به منظور دستیابی به مقدار زیادی دیسک و ظرفیت بالای ذخیره اطلاعات از هلیوم پر شده اند. هلیوم چگالی هوا یک هفتم هوا دارد و بنابراین قدرت مکانیکی تلف شده در کشش هوا و برش هوا را کاهش می دهد. علاوه بر این به دیسک های چرخان اجازه می دهد تا به یکدیگر نزدیکتر باشند. دیسک های چرخشی همچنین از نظر مصرف انرژی بیشتر هستند ، زیرا به دلیل وجود هلیوم گاز ، نیروی موتور کمتری و خنک کننده کمتری مورد نیاز است.

هلیوم در تلسکوپ های خورشیدی استفاده می شود. هلیوم به دلیل شاخص انکسار فوق العاده کم و هدایت حرارتی بالا ، اثرات تحریف کننده گرما بین لنزها را در برخی از تلسکوپ ها کاهش می دهد. هلیوم را می توان با استفاده از تلسکوپ های خلاuum جایگزین کرد.

هلیوم در پمپ حرارتی ترموآکوستیک استفاده می شود زیرا هلیوم یک گاز سبک بی اثر با اندازه اتمی کوچک است. با استفاده از گاز هلیوم فاصله بین صفحات پشته تا حد زیادی به حداقل می رسد. زیرا با اندازه اتمی کمتر ، نیروهای واندروال نسبت به سایر گازهای نجیب ضعیف تر هستند. بنابراین ویسکوزیته حرکتی بسیار کم است.