氦氣（He）元素周期表中0族元素的稀有氣體，原子量4.003g/mol，是無(wú)色、無(wú)味的惰性氣體。氦氣是所有氣體中最難液化的氣體，其臨界溫度－267.9℃，臨界壓力約為0.225MPa（2.25atm）熔點(diǎn)-272.2℃（約2.6MPa）沸點(diǎn)-268.9℃。氦是一些放射性元素α裂變的產(chǎn)物－這個(gè)粒子是氦的原子核。氦非常不活潑它可以 不燃燒或幫助燃燒。只能用來(lái)充氣球、溫度計(jì)、電子管、潛水服等。它也可以用于原子反應(yīng)堆和加速器、激光器、火箭、和焊接過(guò)程中作為特殊金屬材料的保護(hù)氣體。液氦主要用于獲得接近絕對(duì)零度（273℃）低溫用于制造超導(dǎo)設(shè)備。氦可以用空氣分離法分離出來(lái)、冷凝法、氫氣液化法和其他方法。

氦是單原子氣體，氦原子是氦分子。有兩套能級(jí)，一套是單層，一套是三層。光譜實(shí)驗(yàn)中觀察到的兩組譜線是由兩組能級(jí)的躍遷產(chǎn)生的。實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)兩組能級(jí)之間的光譜躍遷。據(jù)此，人們一度認(rèn)為氦有兩種，光譜結(jié)構(gòu)復(fù)雜的稱為正氦，譜線結(jié)構(gòu)單一的稱為次級(jí)氦。

三重態(tài)的能級(jí)低于相應(yīng)的單重態(tài)的能級(jí)。比如23S1態(tài)的能量比21S0態(tài)的能量低0.796eV。n=1的原子態(tài)沒(méi)有三重態(tài)。激發(fā)態(tài)23S1和21S0具有非常長(zhǎng)的壽命，這被稱為亞穩(wěn)態(tài)例如，21S0的壽命約為19.5ms。這兩種狀態(tài)的氮原子通過(guò)輻射躍遷回到基態(tài)的幾率很小。此外，氦的基態(tài)11S0和第一激發(fā)態(tài)23S1之間的能量差異很大（相對(duì)氫原子而言），有19.77電子伏；電離能也是所有元素中最大的，有24.58電子伏。

氦氣為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)味的惰性氣體，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。不可燃，不支持燃燒。是一種室息劑。沸點(diǎn)-268.9℃臨界溫度-267.9℃，臨界壓力227千帕。液氦是一種流動(dòng)性極好的液體，無(wú)色，表面張力極小，只有1.3×10N/cm，折射率1.02。氦沒(méi)有三相點(diǎn)，所以它可以 t單獨(dú)冷卻無(wú)法固化，只能邊冷卻邊加壓到2.只有在5MPa以上才能獲得固態(tài)氦。在2.19K時(shí)液氦的密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)等物理性質(zhì)突然改變，導(dǎo)致“超流動(dòng)性”使得液氦能夠快速通過(guò)直徑小于10厘米的毛細(xì)管。

氦氣

空分法：因?yàn)榭諝庵泻写蠹s5.24X10-6，并且氧氣通過(guò)在大型低溫空氣分離單元中分離而產(chǎn)生、純氨可以用氮?dú)饣驓鍤馍a(chǎn)。包括三個(gè)步驟：粗氖氦混合物的提取、純氖氦混合氣體的制備及分離空氣和氨制備純氦。其中，氖氦分離以液態(tài)氖為冷源、2.在5MPa的壓力和接近氖沸點(diǎn)的溫度下，氖氦混合物中大部分氖被冷凝，然后在低于77K的溫度下，用活性炭除去殘留的氖，得到純氦。

冷凝法：天然氣提氦在工業(yè)上采用冷凝法，包括天然氣的預(yù)處理和凈化、粗氨的制備和氦的提純得到99.99%的純氦氣。

氫液化法：以含氦天然氣為原料的合成氨廠，合成循環(huán)氣逐步濃縮，粗氦主要采用化學(xué)燃燒法提取、凍結(jié)法、大部分氫氣通過(guò)甲烷洗滌吸收法和變壓吸附法除去、氮、得到氬氣甲烷等雜質(zhì)，濃度為50%以上的粗氦氣體：但工業(yè)上粗氦精制一般采用直接氧氣燃燒法、純氦稀釋后，用催化法和低溫吸附法加氧除氫，得到90的氫氣%以上氦氣；再通過(guò)加壓、冷卻到77K以下，除去大部分雜質(zhì)氣體，然后在低溫下用活性炭除去氖等微量雜質(zhì)，得到99．99％以上的純氦。

焊接行業(yè)：在MIG焊接中，純氦有時(shí)用于焊接鋁、銅及其合金；也可用于其他材料的深穿透焊接和快速焊接。氦的重量只有空氣的14%焊接過(guò)程中采用氦氣作為保護(hù)，更適用于仰焊和登高立焊，可避免合金元素的燒損及由此產(chǎn)生的焊接缺陷。氦保護(hù)焊采用大的焊接熱輸入和高的焊接速度，不僅減少了焊接變形，而且提高了焊縫金屬的力學(xué)性能。

冶金行業(yè)：氦氣可以單獨(dú)使用，也可以與其他氣體混合使用。氦氣的熱容量高于氬氣，可獲得熱導(dǎo)率和溫度更高的高熱燜等離子體，可用于熔煉難熔金屬（鎢、鉬、鋸等）和高導(dǎo)熱金屬如銅。

軍事領(lǐng)域：氦作為火箭液體燃料的推進(jìn)劑和增壓劑，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、宇宙飛船和超音速飛機(jī)。其次，氦氣也用于氨保護(hù)電弧焊，用于造船和飛機(jī)、宇宙飛船、火箭和武器的制造也很重要。

光纖領(lǐng)域：在光纖拉絲生產(chǎn)中，通常采用感應(yīng)爐作為光纖預(yù)制棒的加熱源，其加熱體由若干石墨部件組成正常生產(chǎn)時(shí)，拉絲爐內(nèi)溫度可達(dá)2000℃左右為了防止高溫石墨部件與空氣中的氧氣接觸，防止?fàn)t子影響正常生產(chǎn)。由于其優(yōu)良的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，氦氣經(jīng)常與氬氣一起用作拉絲爐的保護(hù)性工藝氣體氦氣的使用還有助于減少拉絲過(guò)程中裸纖直徑的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更好的光纖工藝指標(biāo)。

核電廠檢漏：氦氣檢漏法是用氦氣作為示蹤氣體，用氦質(zhì)譜檢漏儀檢查泄漏點(diǎn)的總稱。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的具體情況，典型的氦氣檢漏方法分為真空檢漏方法、吸槍累積比較法和正壓檢漏法。

潛水：氦在潛水中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗鼪](méi)有麻醉作用，適合深潛；密度低，呼吸氦氧混合氣時(shí)的呼吸阻力比空氣小，可以減輕呼吸肌的負(fù)荷；擴(kuò)散速度快，有利于含氣腔的室內(nèi)外壓力調(diào)節(jié)；飽和與去飽和速度快，過(guò)飽和安全系數(shù)小。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：發(fā)現(xiàn)氦可以增加冠狀動(dòng)脈的側(cè)支循環(huán)，增加呼吸性一氧化氮對(duì)肺血管的舒張作用。在健康男性中，氦可以提高運(yùn)動(dòng)耐量，降低乳酸水平，但對(duì)生命體征不利（如血壓和心率）無(wú)影響。

危險(xiǎn)性：氦可以通過(guò)吸入被人體吸收當(dāng)容器泄漏時(shí)，由于降低了封閉空間內(nèi)的氧氣含量，會(huì)導(dǎo)致窒息液化氣的蒸氣起初比空氣重，沿地面擴(kuò)散。接觸氣體或液化氣體可能會(huì)導(dǎo)致燒傷、重傷或凍傷。

儲(chǔ)運(yùn)與運(yùn)輸：氦屬于不可燃?xì)怏w，代號(hào)危險(xiǎn)：34002。儲(chǔ)存于陰涼、干燥的庫(kù)房中?？梢云胀ㄘ浳镞\(yùn)輸。裝卸時(shí)小心輕放，以防包裝受損。

急救措施：吸入少量氦氣時(shí)，立即通風(fēng)，并轉(zhuǎn)移到空氣新鮮的地方。皮膚接觸到凍傷時(shí)，要用大量清水沖洗，不要脫衣服，并及時(shí)就醫(yī)。如不慎入眼，用大量清水沖洗，并及時(shí)就醫(yī)。