مصارف گاز هلیوم

مصارف گاز هلیوم در محدوده وسیعی از کاربرد ها تعریف می شود. زیرا هلیوم خواص ویژه ای دارد که آن را به یک گاز منحصر به فرد تبدیل می کنند.

مصارف گاز هلیوم در خنک سازی

یکی از ویژگی های مهم و منحصر به فرد گاز هلیوم قدرت خنک کنندگی فوق العاده ی آن است. از این ویژگی برای خنک کردن ابر آهنربای دستگاه های همچون ام آر آی استفاده می شود.

مصارف گاز هلیوم در بالن

گاز هلیوم دومین گاز سبک پس از هیدروژن است و از آن برای بلند کردن بالن ها در هوا نیز استفاده می شود. البته سیستم هایی برای بازیافت گاز هلیوم نیز در نظر گرفته می شود تا این گاز گرانقیمت هدر نرود.

مصارف گاز هلیوم در جوشکاری

از هلیوم به عنوان گاز محافظ در جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری قوس پلاسما استفاده می شود. حفاظ هلیومی در اطراف محل جوشکاری مانع می شود تا فلز ذوب شده در مجاورت هوا اکسید شود. هیدروژن و آرگون نیز می توانند اثر حفاظتی داشته باشند اما گاز هلیوم بر خلاف هیدروزن گاز امن و غیر آتشگیری نیز هست.

تشخیص نشتی

مولکول های گاز هلیوم بسیار کوچک و تک هسته ای هستند. به همین دلیل از ریز ترین روزنه ها عبور می کنند. معمولاً برای تشخیص نشتی محفظه با هلیوم پر می شود و در صورت وجود نشتی، طیف سنج جرمی وجود هلیوم در محل نشت را تشخیص خواهد داد. از هلیوم برای تشخیص نشتی در موشک ها، مخازن سوخت، مبدل های حرارتی، خطوط گاز، دستگاه های الکترونیکی مختلف و دیگر تولیدات کارخانه ای استفاده می شود. از مخلوط هلیوم با هیدروژن نیز برای تشخیص نشتی استفاده می کنند.

کروماتوگرافی گازی

هلیوم به عنوان گاز حامل در کروماتوگرافی یا سوانگاری گازی استفاده می شود. زیرا هلیوم گازی واکنش ناپذیر و دارای خلوص بالایی است. کروماتوگرافی گازی در انجام آزمایش های زیادی نقش حیاتی دارد و نتایج آن می تواند مشخص کننده ی بسیار یاز مجهولات باشد.

تولید مواد نیمه رسانا

هلیوم به علت عدم نفوذ شیمیایی و به عنوان گاز خنک کننده در تولد مواد نیمه رسانا کاربرد دارد. هم چنین به عنوان گاز محافظ حخین رشد بلور های سیلیکون و ژرمانیوم نقش ایفا می کند.

تولید فیبر نوری

طی تولید فیبر های نوری از گاز هلیوم به عنوان خنک کننده به علت قدرت هدایت حرارتی بسیار بالا استفاده می شود.

بستر انتقال حرارت در رآکتور های هسته ای

در رآکتور ها یا واکنش گاه های هسته ای هلیوم به عنوان کارآمد ترین گاز در هدایت حرارتی و خنک سازی کاربرد دارد. ضمناً هلیوم باعث خوردگی نمی شود و فاکتور ضریب نوترون را نیز تحت تاثیر قرار نمی دهد.

گازی برای تنفس

از مخلوط هلیوم و اکسیژن به عنوان گازی برای تنفس غواصان در فشار بالای اعماق دریا و همچنین برای بیماران ریوی استفاده می شود. زیرا این گاز سمی نیست و به علت چگالی کمی که دارد تنفس اکسیژن را نسبت به هوای معمولی راحت تر می کند.

استفاده به عنوان گاز لیزر، گاز حامل پودر برای پوشش فلزات، اسفاده در هارد درایو، تلسکوپ خورشیدی (برای کاهش اثرات تحریک دمایی بر لنز ها) از دیگر مصارف گاز هلیوم هستند.

منبع: مصارف گاز هلیوم

اثرات گاز هلیوم بر بدن

علت تغییر صدا با گاز هلیوم

شاید دوست داشته باشید بدانید که اثر گاز هلیوم بر بدن چیست و چگونه صدای انسان را تغییر می دهد. این اتفاق مبنایی علمی دارد. زمانی که انسان شروع به صحبت می کند، این تار های صوتی هستند که صدا ایجاد می کنند. هوا با عبور از درون تار های صوتی منجر به لرزش آن ها و تولید صدا می شود. این صدا با کمک لب و دهان و دندان ها به کلمات تبدیل می شوند و فرد می تواند صحبت کند. زمانی که فردی گاز هلیوم را تنفس کند، به علت چگالی کمتر گاز هلیوم نسبت به هوا، سرعت عبور آن از بین تار های صوتی بسیار سریعتر از هوا خواهد بود و صدای افراد را تغییر می دهد.

خطر تنفس هلیوم

گاز هلیوم سمی نیست. اما، تنفس هر گازی به تنهایی می تواند مشکل ساز باشد. هر گاز بی خطری که بدون گاز اکسیژن مورد تنفس انسان قرار بگیرد پس از چند دقیقه می تواند سبب شود سطح اکسیژن خون به حدی پایین بیاید که منجر به ضایعه مغزی و حتی مرگ شود.

در هر حال تنفس گاز هلیوم از یک بادکنک با حجم کم مشکل خاصی ایجاد نخواهد کرد.

خطر آمبولی و پاره شدن ریه

گاهی افراد برای تفریح و تغییر صدا دست به کار خطرناکی می زنند. این کار بسیار خطرناک تنفس گاز هلیوم به صورت مستقیم از کپسول است. گاز فشرده درون کپسول با فشار وارد ریه ها شده و منجر به آمبولی می شود. آمبولی نوع انسداد در رگ هاست که می تواند منجر به سکته، تشنج و حتی مرگ شود. تنفس گاز دارای فشار زیاد می تواند آسیب جدی به بافت ریه ها وارد کند. در صورت پارگی ریه ها فرد فوت خواهد کرد.

اثر گاز هلیوم بر محیط زیست

گاز هلیوم با آزاد شدن در هوا به سرعت به سمت جو حرکت می کند. هر چند بی رنگ بودن این گاز مانع از آن می شود که شما این حرکت را ببینید. اما اگر بادکنک هلیومی را در هوا رها کنید می توانید ارتفاع گرفتن آن را با چشم ببینید. هر چند بادکنک تا ارتفاع مشخصی بالا رفته و سپس می ترکد. البته توصیه نمی کنیم که هرگز بادکنک هلیومی را در فضا رها کنید زیرا این بادکنک ها آلودگی محیط زیست را به دنبال دارند.

بادکنک هلیومی و آتش

گاز هلیوم ابداً آتش گیر نیست. اما گاز هیدروژن نیز که مانند هلیوم گاز سبکی است و بعضاً از آن برای پر کردن بادکنک استفاده می کنند، بسیار آتشگیر است. استفاده از گاز هیدروژن به جای گاز هلیوم معمولاً به خاطر قیمت ارزان تر و دسترسی راحت تر به آن است. اما باید این احتمال را در نظر گرفت که بادکنک در مجاورت شمع کیک تولد فاجعه به بار بیاورد.

دانستن اثرات گاز هلیوم بر بدن و نیز بر محیط زیست و غیره بر نحوه درست استفاده از آن تأثیر گذار است.

منبع: اثرات گاز هلیوم بر بدن

آیا گاز هلیوم خطرناک است؟

تنفس گاز هلیوم در مهمانی ها و تغییر صدا به یک تفریح تبدیل شده است و این سوال را پیش می آورد که آیا گاز هلیوم خطرناک است؟

گرچه هلیوم گاز واکنش پذیری نیست و از نظر شیمیایی خطری ندارد، می تواند از جنبه های دیگری خطرناک باشد. تنفس گاز هلیوم خالص، گاز اکسیژن را از دسترسی بدن خارج می کند. اگر استنشاق گاز هلیوم به صورت مکرر و پشت سر هم انجام شود می تواند سطح اکسیژن خون را به حد خطرناکی برساند. کم شدن اکسیژن در خون ممکن است منجر به آسیب های جبران ناپذیر مغزی شود.

علائم کمبود اکسیژن در خون در اثر تنفس گاز هلیوم

گاز اکسیژن تنها عنصر موجود در هواست که ضامن حیات انسان است. در صورت استنشاق گاز هلیوم و کمبود خطرناک گاز اکسیژن در خون علائمی مانند سرگیجه، حالت تهوع، استفراغ، از دست دادن هشیاری و در حاد ترین شرایط مرگ را در پی خواهد داشت.

استنشاق هلیوم از کپسول

معمولاً در مهمانی ها گاز هلیوم را از درون بادکنک وارد ریه ها می کنند و با یکی دو تنفس هم تمام گاز بادکنک تخلیه می شود و امکان کم شدن اکسیژن خون در وضعیت خطرناک نیست. اما مشکل آنجاست که فردی اقدام به تنفس گاز هلیوم از کپسول کند. کپسول های گاز هلیوم معمولاً گاز را با فشار خارج می کنند و به همین دلیل می تواند فشار زیادی به ریه ها وارد کرده و باعث آسیب و جراحت داخلی شوند.

خطر هلیوم مایع

هلیوم مایع دمای بسیار پایینی دارد و اگر به صورت مایع با بافت بدن به ویژه پوست تماس پیدا کند، منجر به سوختگی شدید و آسیب های دیگر پوستی می شود.

هلیوم و طبیعت

گاز هلیوم یک گاز بی اثر و از نظر شیمیایی بی خطر است که در میدان های گازی طبیعی یافت می شود. استخراج و استفاده ی هلیوم برای طبیعت خطر و آلودگی ندارد و تنها مشکل این است که منابع هلیوم در کره زمین محدود هستند و مانند نفت باید در استفاده از آن صرفه جویی شود. در این راستا فناوری های بازیافت هلیوم نیز مورد توجه زیادی قرار گرفته اند.

مرگ با گاز هلیوم

آمار ها نشان می دهند که مرگ با گاز هلیوم در دنیا نادر است. از طرفی ترکیب گاز هلیوم و اکسیژن با نام تجاری هلیوکس (heliox) برای کمک به بیماران مبتلا به مشکلات تنفسی استفاده می شود. این ترکیب به دلیل داشتن چگالی کمتر به راحتی درون مجاری تنفسی جاری می شود و اکسیژن لازم را وارد ریه های فرد بیمار و یا غواصان در عمق زیاد دریا می کند.

ممکن است در این مورد نیز برخی سوال کنند که آیا گاز هلیوم خطر ناک است؟ پاسخ این است که به خاطر وجود اکسیژن هیچ خطری متوجه بیمار نیست.

منبع:  آیا گاز هلیوم خطرناک است؟

انواع کاربرد گاز هلیوم در پزشکی چیست ؟

کاربرد گاز هلیوم در پزشکی کاربردی حیاتی است. هلیوم منابع محدودی دارد و نگرانی در مورد اتمام منابع این گاز فرا تر از نگرانی در مورد نبود بادکنک هلیومی در مهمانی هاست. این عنصر کمیاب در حالت مایع دمای بسیار بسیار پایینی دارد و از آن برای خنک کردن آهنربای ابر رسانا در دستگاه های ام آر آی استفاده می شود. حدود یک سوم از هلیوم تولید شده در دنیا در ابزار های پزشکی اینچنینی و بیشترین درصد باقیمانده در صنایع به کار می رود.

صنعت تولید هلیوم

کل تولیدات گاز هلیوم در جهان وابسته به تولید این گاز از 14 سایت فعال در جهان است. حدود 40% از تولیدات کپسول گاز هلیوم متعلق به ایالات متحده آمریکا است. الجزیره، قطر، روسیه نیز از دیگرتولید کنندگان مهم این گاز در جهان به شمار می روند. توسعه پزشکی و صنعت تعادل بین عرضه و تقاضای گاز هلیوم را بر هم زده است.

اکتشاف هلیوم

هلیوم به طور طبیعی در پوسته زمین یافت می شود و شرکت های حفاری گاز، ممکن است به طور تصادفی منابع این گاز را اکتشاف کنند. اکتشافات گاز هلیوم در آسیا به ندرت گزارش شده است.

تاریخچه درمان با گاز هلیوم

در سال 1926 برای اولین بار محققان متوجه شدند که مخلوط گاز هلیوم و اکسیژن می تواند بدون هیچ ضرری از سوی انسان ها تنفس شود. مخلوط این دو گاز که به نام تجاری Heliox شناخته شده اند، کم کم جایگزین مخلوط نیتروژن و اکسیژن شد.

این مخلوط یک سوم وزن هوا را داراست و به دلیل داشتن وزن کم در بهبود جریان اکسیژن در ریه افراد مبتلا به انسداد ریوی یا دیگر مشکلات تنفسی کمک می کند. هلیوم هیچگونه عوارضی ایجاد نکرده و حالت تخدیر و بیهوشی نیز در پی ندارد.

هلیوم و دستگاه تنفسی

جریان یافتن یک گاز به چگالی و گرانروی هر یک از عناصر آن وابسته است. هلیوم با داشتن چگالی کم باعث بهبود جریان هوا و مقاومت کمتر دستگاه تنفسی در برابر ورود آن است.به دلیل این ویژگی از گاز هلیوم در کپسول های غواصی نیز استفاده می شود.

هلیوم و دستگاه قلبی عروقی

تحقیقات نشان داده اند که گاز هلیوم در محافظت از بافت قلب در برابر ایسکمی نقش دارد.

هلیوم و اعصاب

برخی از بیماری های عصبی در اثر فشار زیاد بر اعصاب ایجاد می شوند و برخی از دانشمندان طی تحقیقات خود نشان داده اند که درمان با هلیوم برای آسیب مغزی شدید دارای اثرات محافظتی بر اعصاب بوده است. همچنین تحقیق روی موش ها مشخص کرده است که استفاده از لیزر هلیوم-نئون منجر به افزایش تکثیر سلولی می شود.

تنوع کاربرد های هلیوم

خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی که هلیوم دارد،  از جمله انحلال پذیری کم، هدایت حرارتی بالا و تراک کم و همچنین نتایج مثبتی که تحقیقات در مورد استفاده از هلیوم نشان داده اند، همگی باعث شده است که کاربرد گاز هلیوم در پزشکی بسیار گسترده شود.

کاربرد گاز هلیوم در صنعت

کاربردهای گاز هلیوم چیست؟

گاز هلیوم به خاطر خواص منحصربفرد گازهای نجیب، در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود. در اینجا زمینه‌های کاربرد گاز هلیوم در صنعت را توضیح می دهیم. از آن جهت که هلیوم گازی ویژه به حساب می آید، بسیار گسترده است. هلیوم گازی بی اثر است که وارد واکنش با مواد دیگر نمی شود و اشتعال ناپذیر است. هدایت گرمایی گاز هلیوم بسیار بالاست و وزن مولکولی کمی دارد و پایین ترین نقطه جوش را به هلیوم نسبت می دهند.هلیوم به صورت گازی و مایع عرضه و استفاده می شود.

کاربرد گاز هلیوم در صنعت هوا و فضا

هلیوم در صنایع هوا و فضا و هواپیمایی کاربرد زیادی دارد. در پرواز های فضایی از هلیوم برای پاکسازی سیستم هیدروژن و عامل افزایش فشار برای سیستم های مایع پرواز استفاده می شود. از هلیوم همچنین برای به پرواز درر آوردن بالن ها نیز استفاده می کنند. کنترل دما با استفاده از هلیوم نیز طول عمر تجهیزات هوایی را بالا می برد.

کاربرد گاز هلیوم در تجهیزات حمل و نقل

از هلیوم برای تست اجزاء حیاتی وسایل نقلیه استفاده می شود. برای مثال برای آزمایش مبدل های حرارتی، تجهیزات تهویه و مخازن سوخت و مبدل های گشتاور از هلیوم استفاده می کنند تا از کیفیت کارایی این اجزاء اطمینان حاصل شود. در این صنعت از ترکیب گاز هلیوم با آرگون برای باد کردن کیسه های هوا در زمان تصادف نیز استفاده می شود.  استفاده از این گاز و مخلوط های گازی دیگر در خط تولید باعث می شود برخی از قطعات وسایل نقلیه با کیفیت بیشتری ساخته شوند و طول عمر بالاتری نیز داشته باشند.

کاربرد گاز هلیوم در غواصی

کاربرد گاز هلیوم در غواصی از ترکیب هلیوم با اکسیژن در کپسول های هوای غواصی استفاده می شود. زیرا با حذف نیتروژن حس رخوت و خواب آلودگی ناشی از تنفس نیتروژن از بین می رود و به دلیل وزن سبک هلیوم در اعماق آب که فشار زیادی وجود دارد تنفس راحت تر انجام خواهد شد. به مخلوط هلیوم و اکسیژن برای غواصی هلیوکس Heliox می گویند. این مخلوط گازی باعث می شود غواصان بتوانند به عمق بیشتری از آب دسترسی پیدا کنند و زمان طولانی تری را زیر آب باشند.

کاربرد گاز هلیوم در الکترونیک

هلیوم نقش مهمی در تولید محصولات نیمه رسانا، پنل های ال سی دی و سیم های فیبر نوری دارد. در فرآیند تولید، هلیوم به عنوان گاز حامل آهنگ انتقال دما را کنترل می کند و به خنک سازی سریع کمک می کند و باعث می شود نقش های کمتری در تولید ایجاد شود و تولید محصولات بهتر و بیشتر انجام گیرد.

کاربرد گاز هلیوم در سلامت

دستگاه های مهم تشخیصی مثل MRI به دلیل میدان مغناطیسی عظیمی که دارند با حرارت زیادی مواجه هستند که باید خنک شود. هلیوم می تواند به دلیل داشتن نقطه جوش پایین در حالت مایع به خنک سازی چنین دستگاهی کمک کند و به مردم خدمات سلامت ارائه دهد.

کاربرد گاز هلیوم در صنعت با خلوص بالا از پاکسازی مخازن گرفته تا گاز هلیوم در صنعت جوشکاری از آن استفاده می شود.

منبع: کاربرد گاز هلیوم در صنعت