ஹீலியம்: ஒரு அறிமுகம்
ஹீலியம் (He) என்பது அணு எண் 2 கொண்ட ஒரு ரசாயன தனிமம் ஆகும். ஹைட்ரஜனுக்குப் பிறகு, பிரபஞ்சத்தில் இரண்டாவது இலகுவான தனிமம் இது. ஒரு உன்னத வாயுவாக, ஹீலியம் மந்தமானது, அதாவது இது சாதாரண நிலையில் வினைத்திறன் அற்றது, மேலும் இது நிறமற்றது, மணமற்றது மற்றும் சுவையற்றது. இதன் மிகக் குறைந்த கொதிநிலை, பல்வேறு அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் இதை விலைமதிப்பற்றதாக ஆக்குகிறது.
ஹீலியத்தின் பொதுவான பயன்பாடுகள்
பலூன்களை உப்பச் செய்தல்
ஹீலியத்தின் மிகவும் அங்கீகரிக்கப்பட்ட பயன்பாடுகளில் ஒன்று பலூன்களை உப்பச் செய்வது ஆகும். காற்றில் உள்ளதை விட இதன் குறைந்த அடர்த்தி காரணமாக, ஹீலியம் நிரப்பப்பட்ட பலூன்கள் மிதக்கின்றன. இந்த பண்பு அலங்கார விருந்து பலூன்களுக்கும், அறிவியல் வானிலை பலூன்களுக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தியாவில், இந்திய வானிலை ஆய்வுத் துறை (IMD) வானிலை முன்னறிவிப்புக்கு முக்கியமான வெப்பநிலை, ஈரப்பதம் மற்றும் வளிமண்டல அழுத்தம் குறித்த தரவுகளைச் சேகரிக்க, மேல் வளிமண்டலத்திற்கு கருவிகளை (ரேடியோசோண்டுகள்) சுமந்து செல்ல ஹீலியம் நிரப்பப்பட்ட வானிலை பலூன்களைத் தொடர்ந்து செலுத்துகிறது.
MRI ஸ்கேனர்களில் க்ரையோஜெனிக் குளிர்விப்பு
ஹீலியத்தின் மிகக் குறைந்த கொதிநிலை (4.2 K அல்லது -269 °C) இதை சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்களை குளிர்விக்க அத்தியாவசியமான ஒரு குளிர்ச்சியாக (cryogen) ஆக்குகிறது. இந்தியாவில் மருத்துவ நோயறிதலுக்காக மருத்துவமனைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் காந்த அதிர்வு இமேஜிங் (MRI) ஸ்கேனர்கள், அத்தகைய காந்தங்களை நம்பியுள்ளன. திரவ ஹீலியம் இந்த காந்தங்களை ஒரு மீக்கடத்துத்திறன் நிலையில் பராமரிக்கிறது, இது மனித உடலின் உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட படங்களை எடுக்கத் தேவையான சக்திவாய்ந்த காந்தப்புலங்களை உருவாக்க உதவுகிறது.
பற்றவைப்புக்கான மந்த கவச வாயு
பல்வேறு தொழில்துறை பற்றவைப்பு செயல்முறைகளில், குறிப்பாக அலுமினியம் மற்றும் மெக்னீசியம் போன்ற வினைபுரியும் உலோகங்களின் ஆர்க் பற்றவைப்பில், பற்றவைப்பு இணைப்பின் ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் மாசுபாட்டைத் தடுக்க ஒரு மந்தமான வளிமண்டலம் தேவைப்படுகிறது. ஹீலியம் ஒரு மந்த வாயுவாக இருப்பதால், ஒரு சிறந்த கவச வாயுவாக செயல்படுகிறது. ஆர்கானுடன் ஒப்பிடும்போது இதன் அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன், வேகமான பற்றவைப்பு வேகத்தையும் ஆழமான ஊடுருவலையும் அனுமதிக்கிறது, இது விண்வெளி மற்றும் வாகன பாகங்கள் உற்பத்தி உட்பட இந்தியாவின் உற்பத்தித் தொழில்களுக்கு நன்மை பயக்கிறது.
கசிவு கண்டறிதல்
ஹீலியத்தின் சிறிய அணு அளவு மற்றும் மந்தமான தன்மை, வெற்றிட அமைப்புகள் மற்றும் உயர் அழுத்த கொள்கலன்களில் கசிவுகளைக் கண்டறிய இது சிறந்ததாக அமைகிறது. ஒரு கூறு கசிவைக் கொண்டிருப்பதாக சந்தேகிக்கப்படும்போது, அதை ஹீலியம் மூலம் அழுத்தப்படுத்தலாம், பின்னர் ஒரு ஹீலியம் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் கசிவு புள்ளிகளில் இருந்து வெளியேறும் மிகக் குறைந்த அளவு ஹீலியத்தை கண்டறிய முடியும். இந்த முறை குழாய்கள், குளிர்பதன அமைப்புகள் மற்றும் குறைக்கடத்தி உற்பத்தி உபகரணங்களின் ஒருமைப்பாட்டை உறுதிப்படுத்த மிகவும் முக்கியமானது.
க்ரையோஜெனிக் ஆராய்ச்சி மற்றும் சிறப்புப் பயன்பாடுகள்
MRI-க்கு அப்பால், திரவ ஹீலியம் பல்வேறு மேம்பட்ட க்ரையோஜெனிக் ஆராய்ச்சி பயன்பாடுகளில் அவசியமானது. இது இந்தியா முழுவதும் உள்ள ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களில் மீக்கடத்திகள், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் பிற அடிப்படை இயற்பியல் சோதனைகளைப் படிக்கத் தேவையான மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையை அடையப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும், ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் உற்பத்தி போன்ற சிறப்பு தொழில்துறை செயல்முறைகளில், ஒரு சுத்தமான, மந்தமான சூழலைப் பராமரிக்க ஹீலியம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
பூமியில் இயற்கையாகக் கிடைத்தல்
ஹீலியம் பூமியின் வளிமண்டலத்தில் அதிக அளவில் எளிதில் கிடைப்பதில்லை; இது கன அளவில் சுமார் 0.00052% மட்டுமே உள்ளது. பூமியின் மேலோட்டத்தில் உள்ள யுரேனியம் மற்றும் தோரியம் போன்ற கனமான தனிமங்களின் கதிரியக்க சிதைவுதான் ஹீலியத்தின் முதன்மை பூமிக்குரிய ஆதாரம் ஆகும். இந்த சிதைவின் போது வெளியிடப்படும் ஆல்பா துகள்கள், அடிப்படையில் ஹீலியம் கருக்கள் ஆகும், அவை பின்னர் எலக்ட்ரான்களைப் பிடித்து நடுநிலை ஹீலியம் அணுக்களை உருவாக்குகின்றன. இந்த ஹீலியம் புவியியல் காலங்களில் பெரும்பாலும் இயற்கை எரிவாயுப் படிவுகளில் சிக்கிக் கொள்கிறது. அமெரிக்கா, கத்தார், அல்ஜீரியா மற்றும் ரஷ்யா போன்ற நாடுகளில் அதிக ஹீலியம் கொண்ட இயற்கை எரிவாயு வயல்கள் காணப்படுகின்றன. இந்தியாவின் சொந்த இயற்கை எரிவாயு இருப்புகளில் பொதுவாக மிகக் குறைந்த அளவு ஹீலியம் இருப்பதால், அதன் ஹீலியம் தேவைகளுக்கு பெரும்பாலும் இறக்குமதியைச் சார்ந்துள்ளது.
தொழில்துறை பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் பயன்பாடு
ஹீலியத்தின் தொழில்துறை பிரித்தெடுத்தல் முதன்மையாக இயற்கை எரிவாயு பதப்படுத்துதலின் ஒரு துணைப் பொருளாக நடைபெறுகிறது. ஹீலியம் நிறைந்த வயல்களில் இருந்து பெறப்படும் இயற்கை எரிவாயு பின்னக் காய்ச்சிவடித்தல் எனப்படும் ஒரு செயல்முறைக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது. இதில் இயற்கை எரிவாயுவை மிகக் குறைந்த வெப்பநிலைக்கு குளிர்விப்பது அடங்கும். வெப்பநிலை குறையும்போது, மீத்தேன், புரொப்பேன் மற்றும் பியூட்டேன் போன்ற இயற்கை எரிவாயுவின் வெவ்வேறு கூறுகள் அவற்றின் குறிப்பிட்ட கொதிநிலைகளில் திரவமாகின்றன. அனைத்து தனிமங்களிலும் ஹீலியம் மிகக் குறைந்த கொதிநிலையைக் கொண்டிருப்பதால், மற்ற கூறுகள் திரவமாக்கப்பட்டாலும் அது வாயுவாகவே இருக்கும். இந்த வாயு ஹீலியம் பின்னர் தொழில்துறை மற்றும் அறிவியல் பயன்பாட்டிற்கான விரும்பிய தூய்மை நிலைகளை அடைய, தொடர்ச்சியான க்ரையோஜெனிக் காய்ச்சிவடித்தல் படிகள் மூலம் மேலும் சுத்திகரிக்கப்படுகிறது. சுத்திகரிக்கப்பட்ட ஹீலியம் பின்னர் சுருக்கப்பட்டு ஒரு வாயுவாக சேமிக்கப்படுகிறது அல்லது மேலும் குளிர்விக்கப்பட்டு அதன் திரவ நிலைக்கு கொண்டு செல்லப்பட்டு, இந்தியாவில் உள்ள மருத்துவ, ஆராய்ச்சி மற்றும் உற்பத்தி நோக்கங்களுக்காக உட்பட பல்வேறு துறைகளில் உள்ள பயனர்களுக்கு விநியோகிக்கப்படுகிறது.