1. 定義
高純氙氣是指純度達(dá)到 99.99% 以上（通常為 99.995%~99.999%）的氙氣，屬于稀有惰性氣體，化學(xué)符號(hào)為 Xe，在元素周期表中位于第 18 族（惰性氣體族）。
2. 物理化學(xué)特性
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物理性質(zhì)：
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無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，密度約為空氣的 4.5 倍（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。
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沸點(diǎn) - 108.1℃，熔點(diǎn) - 111.9℃，易液化，液態(tài)氙呈淺藍(lán)色。
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化學(xué)性質(zhì)：
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化學(xué)惰性極強(qiáng)，常溫下幾乎不與任何物質(zhì)反應(yīng)，但在高溫、高壓或放電條件下可與氟、氧等元素形成化合物（如 XeF?、XeO?）。
高純氙氣的制備需從空氣中分離或通過(guò)工業(yè)副產(chǎn)物提取，主要方法包括：
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空分法（主流工藝）
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原理：利用空氣中各組分沸點(diǎn)差異，通過(guò)低溫精餾分離。
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流程：
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空氣壓縮、凈化（除水、CO?、雜質(zhì)）→ 深冷液化 → 多級(jí)精餾分離出粗氙（含氪、氮等雜質(zhì)）→ 化學(xué)吸附或催化反應(yīng)除雜 → 精餾提純至高純。
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工業(yè)副產(chǎn)物回收
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從合成氨尾氣、核反應(yīng)堆裂變氣等副產(chǎn)物中提取，需通過(guò)吸附、膜分離等技術(shù)凈化提純。
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純化技術(shù)
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常用方法：低溫吸附（分子篩、活性炭）、催化氧化（除去 CO、H?等）、低溫精餾，確保雜質(zhì)（O?、N?、H?O、CO?等）含量低于 ppm 級(jí)。
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應(yīng)用場(chǎng)景
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原理與作用
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具體實(shí)例
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醫(yī)療領(lǐng)域
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氙氣具有麻醉性（無(wú)副作用、蘇醒快），且對(duì)心血管系統(tǒng)影響小，同時(shí)在醫(yī)學(xué)成像中作為造影劑。
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- 吸入式麻醉劑（替代氟烷類藥物，適用于微創(chuàng)手術(shù)）
- CT 造影劑（增強(qiáng)組織對(duì)比度）
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科研與航天
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惰性環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)載體，以及離子推進(jìn)劑。
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- 高能物理實(shí)驗(yàn)（氣泡室探測(cè)粒子）
- 航天器離子發(fā)動(dòng)機(jī)（Xe 離子加速產(chǎn)生推力）
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照明與顯示
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高電離能使其在放電時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈白光，光譜覆蓋可見(jiàn)光全波段。
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- 電影放映機(jī)短弧氙燈（亮度高、色溫穩(wěn)定）
- 汽車氙氣大燈（HID 燈）
- 準(zhǔn)分子激光光刻（XeCl 激光，波長(zhǎng) 193nm）
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半導(dǎo)體與電子
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作為等離子體刻蝕氣體或沉積工藝的惰性保護(hù)氣。
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- 芯片制造中刻蝕硅、二氧化硅
- 磁控濺射鍍膜（如硬盤(pán)磁頭涂層）
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核能與輻射探測(cè)
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對(duì)中子和 γ 射線敏感，用于輻射探測(cè)器。
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- 液氙探測(cè)器（暗物質(zhì)搜索實(shí)驗(yàn)，如 XENON 系列）
- 核反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物監(jiān)測(cè)
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資源稀缺性
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氙氣在空氣中的含量?jī)H約 0.087ppm，屬于極稀有氣體，全球年產(chǎn)量不足 100 噸，價(jià)格受地緣政治（如俄烏沖突影響氙氣出口）和需求波動(dòng)影響顯著。
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主要生產(chǎn)國(guó)
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俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)（近年產(chǎn)能提升）、烏克蘭（曾是全球主要供應(yīng)國(guó)）。
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行業(yè)現(xiàn)狀
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高純氙氣價(jià)格高昂（通常每升數(shù)百至數(shù)千元），供應(yīng)集中于頭部氣體公司（如林德、空氣產(chǎn)品公司、中國(guó)中化等）。
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安全性
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雖無(wú)毒，但高濃度會(huì)導(dǎo)致窒息（惰性氣體稀釋氧氣），需在通風(fēng)環(huán)境中使用。
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液態(tài)氙溫度低（-108℃），接觸皮膚會(huì)導(dǎo)致凍傷。
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儲(chǔ)存與運(yùn)輸
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壓縮氣體用高壓鋼瓶（耐壓 15MPa）儲(chǔ)存，液態(tài)氙用杜瓦瓶（真空絕熱）運(yùn)輸，避免高溫、撞擊或明火。
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需求增長(zhǎng)：半導(dǎo)體光刻、新能源汽車照明、醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域推動(dòng)需求上升。
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技術(shù)突破：新型吸附材料（如金屬有機(jī)框架 MOFs）提升提純效率，降低成本。
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回收利用：從工業(yè)廢氣中回收氙氣的技術(shù)逐漸成熟，緩解資源稀缺問(wèn)題。
高純氙氣因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在高端制造、醫(yī)療和科研領(lǐng)域扮演不可替代的角色，隨著科技進(jìn)步，其應(yīng)用邊界仍在不斷拓展。
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