Промышленное применение ксенона.

Для начала расскажу, что такое ксенон. Ксенон – это инертный газ, запасы которого практически неиссякаемы, так как он не соединяется ни с какими другими элементами и весь возвращается в атмосферу. Добывают ксенон как ни странно – из воздуха. В одном кубометре воздуха содержится всего около девяноста кубических сантиметров ксенона. Из-за такой малой концентрации во всем мире в год производится не более 6 миллионов литров. Сферы применения ксенона довольно обширны. Ксенон применяют в медицине, светотехнике, космической промышленности, электронике, химии и газовых ионных лазерах.

Космическая промышленность.

В космической промышленности ксенон используется в качестве топлива для ионных двигателей космических аппаратов.В этих двигателях используется энергия разогнанных ионов в электростатическом поле. В данном случае топливо – ксенон, вводится в камеру и в ней, атомы газа сталкиваются с энергетически насыщенными электронами, что приводит к удаления дополнительных электронов в атомах, превращая их в положительные ионы. Внутренняя часть двигателя представляет собой 2 заряженные металлические сетки, одна из них заряжена положительна, другая же отрицательно. Эти решетки создают электростатическую силу, которая действует на ионы и выбрасывающую их в космос со скоростью, равной 90000 километров в час. На этом основан реактивный принцип.

Первым аппаратом, вышедшим на орбиту Луны с ионным двигателем, был Smart-1. Данное событие произошло в ноябре 2004 года. На орбиту ксеноновые двигатели выводятся обычными двигателями, это связано с тем, что ксеноновому двигателю нужно довольно много времени(пару недель), чтобы разогнать ракету до нужной скорости. Но после того, как ракета разгонится на ксеноновых двигателях, она сможет преодолевать около 8 миллионов километров в сутки, что в несколько раз больше, существующих на данный момент скоростей. Главное достоинство ксеноновых двигателей в том, что нужен всего один реагент – ксенон, в отличие от простых двигателей, использующих 2 реагента.

Электроника.

Ксенон применяют при изготовлении плазменных экранов. Ксеноном наполняют ячейки экранов. Чтобы экран начал работать в ячейку подается разряд, после чего газ меняет цвет и образуется картинка. Цвет газа зависит от пропорции инертных газов в этих ячейках. Светится только одна из трех ячеек, строго в назначенном порядке. Каждая ячейка, это либо зеленый, либо синий, либо красный цвет. Каждая ячейка не может менять свой цвет, потому они горят поочереди.

Плазменный экран или плазменная панель, это большой экран, применяемый в качестве информационного табло в гостиницах, банках, аэропортах, вокзалах и биржах. Но не менее редко плазменная панель – это домашний кинотеатр, либо телевизор.

Химия.

Довольно долго время считалось, что элементы восьмой группы таблицы Менделеева, к которым относится ксенон, ни с чем не реагируют и живут своей жизнью. Однако полвека назад при соблюдении особых условий удалось таки заставить ксенон реагировать с фтором. Фториды ксенона – это очень мощные окислители и фторирующие агенты. Фториды – намного безопаснее самого фтора, поэтому его удобнее хранить и транспортировать в виде фторидов ксенона.

Долгое время считалось, что элементы из 8 группы – мертвецы, которые не взаимодействуют ни с чем. Однако в 60-х годах 20 века при соблюдении определенных условий, удалось заставить ксенон прореагировать с фтором. Фториды ксенона находят применение как мощные окислители и фторирующие агенты. В виде фторидов удобно хранить и транспортировать чрезвычайно агрессивный фтор.

Лазеры.

В наше время для изготовления процессоров используют лазеры и специальные линзы. Не будем вникать в подробности производства процессоров. Чтобы сделать процессор – нужен высокоточный лазер. Сейчас можно делать процессоры типа Intel Pentium 4 или AMD только с применением ксеноновых лазеров, так как еще не придумали более точного лазер.

Светотехника.

Очень быстро развивается светотехника с использованием ксенона. Налажен выпуск ксеноновых ламп высокого давления. ИХ основные преимущества: Ярко светят, долго служат и мгновенно загораются.

Используются ксеноновые лампы еще и на автомобилях, что не может не радовать. Дорога освещается до двух раз лучше и есть больше времени на предотвращение аварийной ситуации. Да и спокойнее ехать по хорошо освещенной дороге, чем по тусклой полоске света от галогеновых ламп.

Спектр ксеноновых ламп довольно обширен: от ультрафиолетового до ближней области инфракрасного.

В России было создано уникальное осветительное устройство — ксеноновый светильник. В лампе используется непрерывный электрический разряд в сосуде из кварцевого стекла, наполненном ксеноном под высоким давлением. Между двойными стенками сосуда циркулирует охлаждающая его вода. Мощность лампы 300 кВт. Одна такая лампа способна осветить большую городскую площадь. Это самая мощная лампа в мире.

Медицина.

Очень важную роль ксенон играет в медицине. Его используют при рентгеноскопии головного мозга, так как ксенон поглощает большую часть рентгеновского излучения и помогает найти больные места. Он абсолютно безвреден, потому применяют именно его. Радиоактивный изотоп ксенона используют для исследования функциональной деятельности серда, легких и некоторых других органов человека.

Так же ксенон используют при наркозе. Этот инертный газ медики относят к идеальным анастетикам. Смесь ксенона с кислородом оказывает сильное анастезирующее(обезбаливающее) и аналгезирующее действия. Преимущество ксенона состоит в том, что через 3-4 минуты вдыхания смеси с кислородом человек впадает в состояние наркоза и становится возможно хирургическое вмешательство. При этом ксенон не оказывает никакого токсического воздействия на организм человека и буквально через 4-5 минут выводится на 95-97% из организма через легкие. Но самое главное, это то, что пациент, прооперированный под наркозом из смеси ксенона с кислородом, буквально через несколько минут приходит в сознание. А состояние, когда болевой порог снижен в два раза (анальгезия) длится еще около четверти часа. По этим показателям наркоз из ксенона превосходит даже наркоз из закиси азота.

К сожалению, сильно ограничивает использование ксенона в качестве анестетика его дороговизна и отсутствие нормативно-правовых актов его использования в наркозе. Всего вырабатываемого количества ксенона в мире сейчас (напомним: 6 млн литров) хватит только на 300 000 операций по 2 часа каждая. Проблема его дороговизны решена российскими учеными, которые разработали прибор, позволяющий улавливать ксенон из выдыхаемого пациентом воздуха, что позволяет повторно использовать 85% ксенона. Применение этой технологии снизит стоимость в 6 раз (до 20$ за операцию).

Вторая проблема в России (одной из первых стран в мире) тоже решена: были приняты необходимые правовые акты, чтобы можно было использовать ксенон в качестве анестетика. Таким образом использование ксенона в операциях может возрасти в последующие годы в 8-10 раз.

Ксенон – это еще до конца не познанное вещество, которое вероятно хранит тайны многих будущих открытий, но и сейчас он очень помогает во многих отрослях.

Источник: ксенон ZZX Pro.