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被誉为“黄金气体”,氦气有什么了不起?

点击次数:421  发布时间:2020-04-29

空气可能是我们最熟悉,也被认为是最廉价的东西。但在地球大气层中,有一种气体却被誉为“黄金气体”,在地球大气层中所占的比例只有几百万分之一,这就是氦气。但实际上,氦气深藏于地壳深处,一旦被开采出来,就会像氦气球一样飘散到天空,进入宇宙空间。目前人类主要的氦气来源就是开采石油和天然气中产生的副产品。

氦气,英文名为Helium,化学元素符号为He,是种无色无味、低密度、不可燃的惰性气体。它的沸点是零下268.9摄氏度,与人类所说的绝对零度只有一点点距离,所以氦气在低温领域有巨大的应用价值,被广泛应用于军工、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等高科技领域。

东京大学物性研究所里面的氦气储存罐图据《日刊工业新闻》

在光电子产品领域,搭配氖气的氦氖混合气体是用作原子气体激光发生器的主要工作物质。氦氖激光器(Helium-Neon gas laser)是首先发明的气体激光器,也是目前应用领域很广的一种激光器。

氦氖激光器的激光管内的气体在一定高的电压及电流(在电场作用下气体放电)下,管中的电子就会由负极以高速向正极运动。在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞,电子的能量传给原子,促使原子的能量提高,基态原子跃迁到高能级的激发态。因为放电管上所加的电压,电流连续不断供给,原子不断地发生碰撞,产生了激光输出须具备的基本条件。

He-Ne气体在发生受激辐射时,分别发出波长3.39μm,632.8nm,1.53μm三种波长激光,除632.8nm为可见光中的红外光外,另二种是红外区的辐射光。通过反射镜的反射率设计,只输出一种632.8nm的激光。

内腔式激光器结构图

除了宝石晶体激光器,氦氖激光器在光束质量方面则是各种激光器中的翘楚。由于它能输出优质的连续运转可见光,光束方向性和单色性好,光束发散角小,非常接近完美的高斯分布。氦氖激光线宽窄干涉性能优良、稳定性高在诸多激光器中是首屈一指的,这已经是光学界的共识。而且具有结构简单、工作性质稳定、使用寿命比较长等优点,在全息照相、测量、精密计量等方面得到广泛应用,是高精度光学应用领域采用最多的激光器。以其为重要光学元件组成的光学测量仪器——氦氖激光粒度分析仪也成为高性能激光粒度仪的代表。

LS-609激光粒度分析仪

采用进口He-Ne气体激光光源,光学质量更好,更加稳定可靠,预热时间短,使用寿命更长

测量范围:0.1~1000μm

珠海欧美克仪器一直采用氦氖激光器作为主光源激光器,大多数仪器均采用著名JDSU品牌进口产品,不仅光学质量更好,输出单模偏振激光偏振比达500:1以上,光束中TEM00模占比达95%以上,而且更加稳定可靠,5分钟预热即可达到测试稳定性要求,测试周期内功率波动小于0.5%,大大提高了系统对有效信号的分辨能力。

同时该He-Ne激光管的硬封装(hard seal)工艺使得工作气体不会散逸,完美的解决了早期He-Ne激光管气体散逸导致的平均寿命较短问题,进而适合于要求更为苛刻的应用。

Topsizer Plus激光粒度分析仪

采用以长寿命、低噪声、高稳定性著称的进口氦氖激光器及配套电源

测量范围:0.01~3600μm(湿法,取决于样品),0.1~3600(干法,取决于样品)

Topsizer Plus激光粒度分析仪欧美克仪器于2019年推出的一款高端粒度分析仪器。该仪器引入了先进的光学设计,采用以长寿命、低噪声、高稳定性著称的JDSU品牌进口氦氖激光器及配套激光电源,使激光衍射法的测试范围达0.01~3600um,具有量程宽、重复性好、分辨力高、真实测试性能强等优点,代表了当前国产激光粒度仪的前沿技术水平。

Topsizer Plus通过进一步提升光学设计、硬件和反演算法,拓展了其测试范围、自动化水平以及实际测试性能,应用遍及锂离子电池、制药、水文、精细化工、机械、建材、能源、医药等现代工业的各个领域。Topsizer系列产品保证了测试结果和分析能力与国内外、行业上下游黄金标准保持一致,这不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本,更重要的是可避免粒径检测不准带来的经济损失和风险,无论在研发、过程控制还是质量控制上,都能够为用户带来真正的价值。

参考资料:

1. 百度文库,《氦-氖激光器简介》

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