Какие свойства неоновых ламп сделали их незаменимыми в рекламе
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 января 2015;
проверки требуют 32 правки.
Заполненная неоном газоразрядная трубка
Нео́новая ла́мпа (в просторечии «неонка») — газоразрядная лампа, наполненная в основном неоном под низким давлением.
Цвет свечения — оранжево-красный. Название «неоновая лампа» иногда применяется и для аналогичных газосветных ламп, наполненных другими инертными газами (как правило, для получения свечения другого цвета):
Более подробная таблица — см Цвета тлеющих разрядов в различных газах
Малая неоновая лампа (NE-2)
Технические характеристики[править | править код]
Свет лампы обладает малой инерционностью и допускает яркостную модуляцию с частотой до 20 кГц. Лампы подключаются к источнику питания через токоограничительный резистор[1] так, чтобы ток через лампу был не более 1 миллиампера (типичное значение для миниатюрных ламп), однако, понижение силы тока до 0,1…0,2 мА значительно продлевает срок службы лампы. В некоторых лампах резистор вмонтирован в цоколь. Использование лампы без резистора чрезвычайно опасно, поскольку может привести к перерастанию разряда в дуговой, с возрастанием тока через неё до значения, ограниченного лишь внутренним сопротивлением источника питания и подводящих проводов, и, как следствие, коротким замыканием и (или) разрывом баллона лампы.
Напряжение зажигания лампы обычно не более 100 вольт, напряжение гашения порядка 40-65 вольт. Срок службы — 80 000 часов или более (ограничен поглощением газа стеклом колбы и потемнением колбы от распылённых электродов; «перегорать» в лампе просто нечему).
Применение[править | править код]
Декоративная неоновая лампа имитирующая подвижное пламя свечи[2]
Декоративная неоновая лампа, электроды покрыты люминофором
- Благодаря очень малому току потребления, неоновая лампа является простым, экономичным и надёжным индикатором включения сетевого напряжения 220 вольт.
- Существуют сравнительно большие неоновые декоративные лампы, предназначенные для установки в стандартный патрон E14 или E27 и работающие от напряжения 220 В. В СССР такие лампы продавались обычно только в комплекте со светильниками-ночниками, а электроды имели сравнительно большую площадь и могли быть фигурными — например, в виде изогнутого пламени свечи. В настоящее время лампы такого типа продолжают выпускаться в Китае. Декоративные лампы содержат встроенный балластный резистор, что позволяет включать их в осветительную сеть напрямую.
- Минимальный ток, необходимый для зажигания неоновых ламп низкого давления настолько мал, что его может дать даже ёмкость тела человека, то есть такие лампы очень чувствительны. Это используют в пробниках-индикаторах, позволяющих обнаруживать наличие переменного напряжения на фазном проводе осветительной электросети или на корпусах приборов. Такой пробник должен в обязательном порядке содержать резистор номиналом порядка 1 МОм, включённый последовательно с неоновой лампой, для исключения возможности поражения человека электрическим током.
- Как почти все газоразрядные лампы, неоновая лампа может загораться без непосредственного электрического питания — от воздействия электромагнитного поля, например, от передающей КВ-антенны, плазменной лампы или трансформатора Теслы. Примером такой лампы является лампа Бализор, используемая для подсветки высоковольтных проводов ЛЭП.
- Неоновая лампа применяется в стробоскопическом устройстве контроля частоты вращения диска электропроигрывателя.
- Неоновая лампа может применяться не только как элемент индикации. Благодаря наличию отрицательного динамического сопротивления, она может выступать и в качестве активного элемента, хотя и несколько уступает здесь по универсальности тиратрону тлеющего разряда. Наиболее часто она применяется в этом качестве в релаксационных генераторах[3], а также используется в качестве порогового элемента[4]. Может она применяться и в более сложных схемах: например на неоновых лампах можно делать счётчики[5].
- Неоновая лампа также может использоваться как элемент защиты от кратковременных перенапряжений в сигнальных цепях соответствующего напряжения (если допустимое напряжение защищаемой цепи ниже порога её зажигания, а выбросы напряжения достигают его), например в телефонных линиях (во входных цепях телефонных аппаратов).
Интересные факты[править | править код]
Свечение на электродах лампы NE-2 в зависимости от рода тока и полярности: слева и по центру — свечение на катоде лампы подпитанной постоянным током, справа — свечение на обоих электродах лампы подпитанной переменным током
- Цвет свечения неоновой лампы зависит не только от состава газовой смеси, но и от плотности тока, а также от его частоты. При небольшой плотности тока лампа светит оранжевым светом, при её увеличении спектр смещается в красную сторону. При увеличении частоты тока до единиц МГц разряд в лампе, наоборот, синеет.
- Люминофорные неоновые лампы заполняют газовой смесью, спектр излучения которой богат коротковолновым ультрафиолетом. Для этого, в зависимости от производителя и модели лампы, к неону добавляют криптон либо ксенон. Иногда при этом и сам неон заменяют аргоном.
- В лампах же без люминофора часто применяют смесь Пеннинга: неон с небольшой примесью аргона. Напряжение зажигания получается меньше, чем как при чистом неоне, так и при чистом аргоне. Цвет свечения — такой же, как у неона.
- Неоновая лампа, питаемая переменным током, может мерцать с частотой, значительно меньшей по сравнению с частотой питающего тока, и потому заметной на глаз.
- Часто «неонками» ошибочно называют ультрафиолетовые лампы, применяющиеся для создания эффекта светящейся одежды на дискотеках, а также газосветные трубки для вывесок и люминесцентные лампы с холодным катодом.
- Работающие неоновые лампы кроме видимого света, излучают электромагнитное излучение в широком диапазоне радиоволн — от длинноволнового до С — диапазона (4-6 см). Излучаемое ими паразитное излучение создаёт помехи радиоприемникам, наземным космическим приемо-передающим станциям. Мощность паразитного излучения зависит от мощности лампы.
Неоновые лампы производства СССР и России[править | править код]
Неоновые лампы производства СССР и России представлены широким ассортиментом приборов, в том числе специального применения, имеющих различные габариты, характеристики, форму электродов: ВМН-1, ВМН-2, ИН-3, ИН-3А, ИН-25, ИН-28, ИН-29, ИНС-1, ИФ-1, МН-3, МН-4, МН-6, МН-7, МН-11, МН-15, 95СГ-9, ТН-0,2-2, ТН-0,3, ТН-0,3-3, ТН-0,5, ТН-0,9, ТН-1, ТН-20, ТН-30, ТН-30-1, ТН-30-2М, ТНИ-1,5Д, ТМН-2, ТНУ-2, УВН (ТНУВ), а также многочисленным семейством люминофорных ламп серии ТЛ.
Среди ламп специального применения следует отметить:
- ВМН-1, ВМН-2 — волномерные неоновые лампы.
- ИН-3 — лампа бокового свечения с направлением светового потока в одну сторону.
- ИН-6 — управляемая трёхэлектродная неоновая лампа. Тиратроном не является, имеет несколько иной принцип действия. Разряд в ней зажжён постоянно, но, в зависимости от управляющего напряжения, перескакивает то на индикаторный, то на вспомогательный катод. Управляется такая лампа отрицательным напряжением величиной в несколько В, подаваемым на индикаторный катод. Электроды лампы расположены таким образом, что когда разряд горит на индикаторном катоде, он хорошо заметен оператору, когда на вспомогательном — нет.
- ИН-21 — лампа, способная без отрицательных для себя последствий выдерживать высокую температуру, и потому применяющаяся в электроплитах, в частности, модели «Электра-1001». Имеет электроды, выполненные в форме полукругов, отличается высокой эстетичностью.
- ИН-25 — неоновая лампа с уменьшенным отношением диаметра баллона к диаметру светящегося пятна, для матричных табло с улучшенными эргономическими показателями.
- ИН-28 — трёхэлектродные неоновые лампы с гибкими выводами, имеющие срок службы не менее 5000 часов, несмотря на значительный ток разряда (до 15,6 мА). Применяются в метрополитене в качестве единичных элементов надтоннельных табло системы ЭСИЧ.
- ИФ-1 — индикатор ультрафиолетового излучения, в частности, для датчиков пламени. Принцип действия неизвестен, по всей видимости, на лампу подают напряжение чуть ниже напряжения зажигания, а при наличии излучения она зажигается.
- МН-3 — лампа с пониженным напряжением горения (около 40 В). Электроды изготовлены из чистого железа, молибдена, никеля. Катоды покрыты тонкой плёнкой бария, кальция или цезия для снижения напряжения горения. Дополнительным ионизирующим фактором выступает таблетка радиоактивного материала, прикреплённая к внешнему электроду.
- УВН (по новой системе обозначений — ТНУВ, а название УВН перешло к прибору, в котором она применена) — лампа с сужением в середине колбы для увеличения напряжений зажигания и горения, предназначена для указателей высокого напряжения.
Обозначения отечественных люминофорных неоновых ламп состоят из букв ТЛ, буквы, означающей цвет свечения (О — оранжевый, Г — синий, З — зелёный, Ж — жёлтый), числа, характеризующего номинальный ток разряда в мА, и числа, характеризующего напряжение зажигания в сотнях вольт. Например, ТЛО-1-1 — лампа оранжевого свечения на ток в 1 мА с напряжением зажигания в 100 В. По другой версии, первая цифра обозначает типоразмер: 1 — баллон малого диаметра, цоколь E10 либо Ba9s, 3 — баллон большого диаметра, цоколь Ba15s, а вторая — код напряжения зажигания: 1 — 145 В, 2 — 185 В, номинальный ток же во всех случаях одинаков и составляет 1,3 мА. Долговечность этих ламп при номинальном токе меньше, чем у ламп без люминофора: 2000 часов, продление их срока службы возможно тем же способом, что и для обычных неоновых ламп — уменьшением тока.
Неоновые лампы производства других стран[править | править код]
В других странах в прошлом выпускались индикаторные и декоративные неоновые лампы различных конструкций и габаритов. В настоящее время выпускается лишь ограниченный ассортимент декоративных фигурных неоновых ламп, а из индикаторных моделей в массовом производстве осталась, по сути, лишь одна — сверхминиатюрная NE-2, конструкция которой за 50 с лишним лет не претерпела особых изменений. Однако эта лампа теперь выпускается в нескольких типоразмерах. Лампа повышенной яркости имеет обозначение NE-2H, где H означает «high». Помимо обычных ламп этого типа, выпускаются и люминофорные: зелёная (NE-2G), синяя (NE-2B), белая (NE-2W) и другие. Причём, из люминофорных разновидностей этой лампы широко распространена лишь зелёная, а модели иных цветов дефицитны[источник не указан 244 дня]. Всем лампам NE-2, особенно люминофорным, также целесообразно продлевать срок службы уменьшением тока.
Зарубежные неоновые лампы с цоколями, в частности, Ba9s, в настоящее время выполняют в основном на основе ламп NE-2, добавляя к ним цоколи, резисторы (не во всех случаях) и внешние колбы, зачастую пластмассовые.
См. также[править | править код]
- Газоразрядный индикатор
- Индикаторная отвертка
- Тиратрон
- Гибкий неон
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Генис А. А., Горнштейн И. Л., Пугач А. Б. Приборы тлеющего разряда. Киев, Техніка, 1970.
- Згурский В. С., Лисицын Б. Л. Элементы индикации. М.: Энергия, 1980. — 304 с., ил.
- Гурлев Д. С. Справочник по электронным приборам. Киев, 1974.
Неоновые лампы — яркие, разноцветные, надежные и долговечные — прочно заняли свое место во многих областях освещения. Волшебный неоновый свет принес им огромную популярность. Светящиеся знаки, эффектные рекламные вывески, декоративная и архитектурная подсветка… Неоновые огни можно встретить даже на взлетно-посадочных полосах аэродромов. Так как же работает неоновая лампа и как удается получить такое многообразие цветов излучаемого ей света?
Конструкция неоновой лампы
Неоновая лампа представляет собой стеклянную трубку, заполненную небольшим количеством газа под низким давлением. Газа не простого, а благородного — неон как раз к таким относится. Их характерной чертой является то, что каждый атом имеет полностью заполненную электронную оболочку, поэтому они не взаимодействуют с другими атомами, а чтобы оторвать от них хоть один электрон, потребуется немало энергии.
На каждом конце неоновой трубки расположен электрод. Неоновые лампы на самом деле могут работать как от переменного, так и от постоянного тока, но в последнем случае светиться будет только область вокруг одного электрода. Именно поэтому большинство неоновых ламп, которые мы видим, питаются именно переменным током, причем очень большого напряжения — около 15000 вольт. Этого как раз достаточно, чтобы оторвать от атома неона электрон с внешней орбиты. Если напряжение будет ниже — ничего не выйдет, электрону не хватит кинетической энергии, чтобы сбежать от своего атома. Таким образом, лишившиеся электронов атомы получают положительный заряд и притягиваются к минусовому электроду, в то время как освобожденные электроны тянутся к плюсовому. Все эти заряженные частицы газа, называемые плазмой, и замыкают электрическую цепь лампы.
Откуда же в неоновой лампе берется свет?
Атомы в неоновой трубке находятся в движении и постоянно сталкиваются, передавая друг другу энергию. При этом выделяется много тепла. В то время как одни электроны сбегают от своих атомов, другие возбуждаются — то есть переходят на другой, более высокий энергетический уровень. Дело в том, что электрон не может находиться где угодно возле атома, а только на уровне, соответствующем его энергии. Это похоже на подъем по лестнице — возбужденный электрон получает достаточно энергии, чтобы забраться на следующую ступеньку. Электрон может также спуститься обратно к своему основному состоянию, выпустив эту лишнюю энергию в виде фотона — частицы света. Цвет света зависит от того, насколько сильно энергия возбуждения отличается от первоначальной. Как и расстояние между ступеньками лестницы, эта величина имеет свои интервалы. Таким образом, каждый возбужденный электрон атома испускает свою характерную длину волны света. Другими словами, каждый благородный газ имеет свой характерный цвет свечения. У неона это красновато-оранжевый цвет.
А как получаются другие цвета света неоновых ламп?
Да, вы наверняка задавались этим вопросом, потому что неоновые лампы могут светиться просто невообразимым количеством цветов, а не только банальным красно-оранжевым.
Существует два основных способа получения определенного цвета
Первый заключается в использовании другого газа или даже смеси нескольких, ведь как упоминалось ранее — каждому благородному газу присущ свой собственный цвет свечения. Гелий, например, светится розовым, криптон дает зеленый свет, а аргон — синий. Если их смешать, можно получить и промежуточные цвета.
Другой способ предполагает нанесение на стекло трубки люминофоров или других химических веществ, которые будут светиться определенным цветом под воздействием энергии плазмы. Но из-за появления широкого диапазона доступных покрытий неоновые лампы были сильно потеснены люминесцентными лампами, в которых люминофор светится за счет ультрафиолетового излучения, возникающего при прохождении дугового электрического разряда через смесь аргона и паров ртути. В неоновых же лампах никаких таких разрядов не происходит — их электроды чинно «тлеют» и почти не нагреваются — не зря неоновые трубки еще называют лампами холодного катода. Именно этой характеристикой неоновых ламп объясняется их высокая надежность и долговечность. Да и для человеческого глаза чистое свечение благородного газа гораздо приятней.
На самом деле есть и еще один способ управлять цветом свечения неоновой лампы, хоть он реально и не применяется в освещении. Влияя на энергетические уровни, доступные возбужденным электронам, при помощи изменения плотности тока или его частоты, можно заставить неон светиться более красным цветом или же, наоборот, сместиться в синюю область спектра видимого света.
У этого термина существуют и другие значения, см. Неон (значения).
| Неон | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Фтор | Натрий → | ||||
| ||||
| Инертный газ без цвета, вкуса и запаха | ||||
Неон в сосуде | ||||
| Название, символ, номер | Неон / Neon (Ne), 10 | |||
| Атомная масса (молярная масса) | 20,1797(6)[1] а. е. м. (г/моль) | |||
| Электронная конфигурация | [He] 2s2 2p6 | |||
| Радиус атома | ? (38)[2]пм | |||
| Ковалентный радиус | 58[2] пм | |||
| Радиус иона | 112[2] пм | |||
| Электроотрицательность | 4,4 (шкала Полинга) | |||
| Электродный потенциал | ||||
| Степени окисления | ||||
| Энергия ионизации (первый электрон) | 2079,4(21,55) кДж/моль (эВ) | |||
| Плотность (при н. у.) | тв. 1,444 г/см³ (при 24,66 К); газ. 0,90035 кг/м³[3] (при 0 °C, 101,325 кПа) г/см³ | |||
| Температура плавления | 24,55 К; −248,6 °C | |||
| Температура кипения | 27,1 К; −246,05 °C | |||
| Критическая точка | 44,4 К, 2,65 МПа | |||
| Уд. теплота испарения | 1,74 кДж/моль | |||
| Молярная теплоёмкость | 20,79[3] Дж/(K·моль) | |||
| Молярный объём | 16,8 см³/моль | |||
| Структура решётки | кубическая гранецентрированная | |||
| Параметры решётки | 4,430 Å | |||
| Температура Дебая | 63,00 K | |||
| Теплопроводность | (300 K) (0,0493) Вт/(м·К) | |||
| Номер CAS | 7440-01-9 | |||
Нео́н (Ne, лат. neon) — химический элемент 18-й группы (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VIII группы) второго периода периодической системы с атомным номером 10.
Пятый по распространённости элемент Вселенной после водорода, гелия, кислорода и углерода. Как простое вещество представляет собой инертный одноатомный газ без цвета и запаха. Обнаружен (наряду с ксеноном и криптоном) в 1898 году путём вывода из жидкого воздуха водорода, кислорода, аргона и углекислого газа.
История[править | править код]
Неон открыли в июне 1898 года английские химики Уильям Рамзай и Морис Траверс[4]. Они выделили этот инертный газ «методом исключения» после того, как кислород, азот, аргон и все более тяжёлые компоненты воздуха были сжижены. В декабре 1910 года французский изобретатель Жорж Клод создал газоразрядную лампу, заполненную неоном.
Происхождение названия[править | править код]
Название происходит от греч. νέος — новый.
Существует легенда, согласно которой название элементу дал тринадцатилетний сын Рамзая — Вилли, который спросил у отца, как тот собирается назвать новый газ, заметив при этом, что хотел бы дать ему имя novum (лат. — новый). Его отцу понравилась эта идея, однако он посчитал, что название neon, образованное от греческого синонима, будет
звучать лучше[5].
Распространённость[править | править код]
Во Вселенной[править | править код]
В мировой материи неон распределён неравномерно, однако в целом по распространенности во Вселенной он занимает пятое место среди всех элементов — около 0,13 %[6] по массе. Наибольшая концентрация неона наблюдается на Солнце и других горячих звёздах, в газовых туманностях, в атмосфере планет-гигантов, находящихся в Солнечной системе: Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна[3]. В атмосфере многих звёзд неон занимает третье место после водорода и гелия[7].
Земная кора[править | править код]
Из всех стабильных элементов второго периода неон — самый малораспространённый на Земле[8]. В рамках 18-й группы неон по содержанию в земной коре занимает третье место — после аргона и гелия[8]. Газовые туманности и некоторые звёзды содержат неона во много раз больше, чем на Земле.
На Земле наибольшая концентрация неона наблюдается в атмосфере — 1,82⋅10−3 %[3][9] по объёму, а его общие запасы оцениваются в 7,8⋅1014 м³[3]. В 1 м³ воздуха содержится около 18,2 см³ неона (для сравнения: в том же объёме воздуха содержится только 5,2 см³ гелия)[9]. Среднее содержание неона в земной коре мало − 7⋅10−9 % по массе[3]. Всего на нашей планете около 6,6⋅1010 т неона[источник не указан 4005 дней]. В изверженных породах находится около 109 т этого элемента[10]. По мере разрушения пород газ улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном и природные воды.
Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов, которые не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете[источник не указан 4005 дней].
Определение[править | править код]
Качественно неон определяют по спектрам испускания (характеристические линии 585,25 нм и 540,05 нм), количественно — масс-спектрометрическими и хроматографическими методами анализа[3].
Физические свойства[править | править код]
- Благородные газы — бесцветные одноатомные газы без вкуса и запаха.
- Инертные газы обладают более высокой электропроводностью по сравнению с другими газами и при прохождении через них тока ярко светятся, в частности, неон — огненно-красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной части спектра.
- Насыщенность внешних электронных оболочек атомов инертных газов обусловливает более низкие точки сжижения и отвердевания, чем у других газов с близкими молекулярными массами.
Химические свойства[править | править код]
Все благородные газы имеют завершённую электронную оболочку, поэтому они химически инертны. Химическая инертность неона исключительна, в этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой (Ne·6Н2О), гидрохиноном и другими веществами (подобные соединения тяжелых благородных газов: радона, ксенона, криптона и даже аргона — широко известны) получить и сохранить очень трудно.
Однако с помощью методов оптической спектроскопии и масс-спектрометрии установлено существование ионов Ne+, (NeAr)+, (NeH)+, и (HeNe)+.
Изотопы[править | править код]
Существует три стабильных изотопа неона: 20Ne (изотопная распространённость 90,48 %), 21Ne (0,27 %) и 22Ne (9,25 %)[11].
Кроме трёх стабильных нуклидов неона, существует ещё шестнадцать нестабильных изотопов. Повсеместно преобладает лёгкий 20Ne.
Во многих альфа-активных минералах относительное содержание тяжелых 21Ne и 22Ne в десятки и сотни раз больше содержания их в воздухе. Это вызвано тем, что основными механизмами образования этих изотопов являются ядерные реакции, происходящие при бомбардировке ядер алюминия, натрия, магния и кремния продуктами распада ядер тяжёлых элементов. Кроме того, подобные реакции происходят в земной коре и атмосфере под воздействием космического излучения.
Зафиксирован также ряд малопродуктивных ядерных реакций[12], при которых образуются 21Ne и 22Ne — это захват альфа-частиц ядрами тяжёлого кислорода 18О и фтора 19F:
Источник преобладающего на Земле лёгкого нуклида 20Ne до сих пор не установлен.
Обычно, Неон-20 образуется в звёздах вследствие альфа-процесса, при котором альфа-частица поглощается ядром атома кислорода с излучением гамма-кванта:
Но этот процесс требует температуры более 100 миллионов градусов и массы звезды более трёх солнечных.
Вполне возможно, источником изотопа являлась сверхновая, после взрыва которой образовалось газопылевое облако, из части которого сформировалась Солнечная система.
Считается, что в космическом пространстве неон также преимущественно представлен лёгким нуклидом 20Ne. В метеоритах обнаруживают немало 21Ne и 22Ne, но эти нуклиды предположительно образуются в самих метеоритах под воздействием космических лучей за время странствий во Вселенной.
Получение[править | править код]
Неон получают совместно с гелием в качестве побочного продукта в процессе сжижения и разделения воздуха на крупных промышленных установках. Разделение «неоно-гелиевой» смеси осуществляется несколькими способами за счёт адсорбции, конденсации и низкотемпературной ректификации.
Адсорбционный метод основан на способности неона, в отличие от гелия, адсорбироваться активированным углём, охлаждаемым жидким азотом. Конденсационный способ основан на вымораживании неона при охлаждении смеси жидким водородом, ректификационный способ основан на разнице температур кипения гелия и азота.
Неон извлекают из воздуха в аппаратах двукратной ректификации жидкого воздуха. Газообразные неон и гелий скапливаются в верхней части колонны высокого давления, то есть в конденсаторе-испарителе, откуда под давлением около 0,55 МПа подаются в трубное пространство дефлегматора, охлаждаемое жидким N2. Из дефлегматора обогащенная смесь Ne и Не направляется для очистки от N2 в адсорберы с активированным углем, из которых после нагревания поступает в газгольдер (содержание Ne + He до 70 %); степень извлечения смеси газов 0,5—0,6. Последнюю очистку от N2 и разделение Ne и Не можно осуществлять либо селективной адсорбцией при температуре жидкого N2, либо конденсационными методами — с помощью жидких Н2 или Ne. При использовании жидкого водорода дополнительно проводят очистку от примеси водорода с помощью CuO при 700 °C. В результате получают неон 99,9%-ной чистоты по объёму[3].
Основным промышленным способом получения неона (в последнее десятилетие) является разделение неоно-гелиевой смеси путём низкотемпературной ректификации — смесь неона и гелия предварительно очищают от примеси азота и водорода (водород выжигают в печи, заполненной катализатором), а азот в низкотемпературных дефлегматорах и в блоке криогенных адсорберов, заполненных активированным углём (уголь охлаждается змеевиками с кипящим в них под вакуумом азотом). После удаления азота неоно-гелиевая смесь сжимается компрессором и поступает в ректификационную колонну (предварительно охлаждаемая до температуры кипящего под вакуумом азота) для разделения. Для понижения температуры охлаждённая смесь дросселируется с 25 МПа до 0,2—0,3 МПа (в зависимости от режима работы установки). В верхней части колонны, из-под крышки конденсатора, отбирается гелий с примесью до 20 % неона, в нижней части колонны в жидком виде получается неон. В качестве холодильного цикла используется дроссельный холодильный цикл с рабочей средой-хладагентом чистым неоном. Ректификационный метод разделения неоно-гелиевой смеси позволяет получить неон чистотой до 99,9999 %.
Промышленные установки по получению неона высокой чистоты построены и успешно эксплуатируются на Украине — г. Мариуполь (предприятие «Ингаз») и г. Одесса (предприятие «Айсблик»), в Российской Федерации — г. Москва.
Применение[править | править код]
Жидкий неон используют в качестве охладителя в криогенных установках. Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном. Неоном наполняют газоразрядные лампы, сигнальные лампы в радиотехнической аппаратуре, фотоэлементы, выпрямители. Смесь неона и гелия используют как рабочую среду в газовых лазерах (гелий-неоновый лазер).
Трубки, заполненные смесью неона и азота, при пропускании через них электрического разряда дают красно-оранжевое свечение, в связи с чем они широко используются в рекламе. По традиции «неоновыми» часто называют также разрядные трубки других цветов, в реальности использующие свечение других благородных газов или флуоресцирующего покрытия (см. справа). Для получения любых цветов, кроме красного, используют электрический разряд в аргоне с добавлением небольших количеств паров ртути в газоразрядных трубках, изнутри покрытых люминофором нужного цвета свечения, преобразующих ультрафиолетовое излучение разряда в видимый свет, или разряд в смеси других благородных газов.
Неоновые лампы применяются для сигнальных целей на маяках и аэродромах, так как их красный цвет очень слабо рассеивается туманом и мглой.
Физиологическое действие[править | править код]
Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотическое воздействие неона (как и гелия) при нормальном давлении в опытах не регистрируется, а при повышении давления первыми возникают симптомы «неврологического синдрома высокого давления» (НСВД)[13].
В связи с этим, наряду с гелием, неон в составе неоно-гелиевой смеси используется для дыхания океанавтов, водолазов, людей, работающих при повышенных давлениях, чтобы избежать газовой эмболии и азотного наркоза. Преимущество смеси в том, что она меньше охлаждает организм, так как теплопроводность неона меньше, чем гелия.
Лёгкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания.
Высокая концентрация неона во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии[14][15].
Примечания[править | править код]
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
- ↑ 1 2 3 Size of neon in several environments (англ.). www.webelements.com. Дата обращения 8 июля 2009.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Химическая энциклопедия: в 5 т / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 209-210. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
- ↑ William Ramsay, Morris W. Travers. On the Companions of Argon (англ.) // Proceedings of the Royal Society of London. — 1898. — Vol. 63.878. — P. 437–440.
- ↑ Mary Elvira Weeks. XVIII. The inert gases // Discovery of the elements : collected reprints of a series of articles published in the Journal of Chemical Education. — 3rd ed. rev. — Kila, MT: Kessinger Publishing, 2003. — P. 286-288. — 380 p. — ISBN 0766138720 9780766138728.
- ↑ Neon: geological information (англ.). www.webelements.com. Дата обращения 8 июля 2009.
- ↑ Финкельштейн Д.Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 106. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
- ↑ 1 2 Abundance in Earth’s crust (англ.) (недоступная ссылка). www.webelements.com. Дата обращения 8 июля 2009. Архивировано 23 мая 2008 года.
- ↑ 1 2 Финкельштейн Д.Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 78. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
- ↑ Финкельштейн Д.Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 95. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
- ↑ Isotopes of neon (англ.). www.webelements.com. Дата обращения 8 июля 2009.
- ↑ Финкельштейн Д.Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 83. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
- ↑ Павлов Б.Н. Проблема защиты человека в экстремальных условиях гипербарической среды обитания. www.argonavt.com (15 мая 2007). Дата обращения 22 мая 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
- ↑ Neon (Ne) — Chemical properties, Health and Environmental effects (англ.). www.lenntech.com. Дата обращения 8 июля 2009. Архивировано 22 августа 2011 года.
- ↑ Neon (ICSC) (англ.). www.inchem.org. Дата обращения 19 сентября 2009. Архивировано 22 августа 2011 года.
Ссылки[править | править код]
- Неон на Webelements
- Неон в Популярной библиотеке химических элементов