惰性气体对芯片的作用

6月2日俄罗斯工业和贸易部就宣布，俄罗斯为了应对其他国家的制裁，在2022年年底前将限制氖气等惰性气体的出口。在这项规定颁布以前，俄罗斯向世界上许多国家都出口氖气等惰性气体，其中就包括美国、日本等国家，但是从今往后，俄罗斯只会向有特殊许可的国家出口惰性气体。

生产芯片所需的惰性气体，需要大量进口，而在全球惰性气体市场中，俄罗斯占据了30%，而乌克兰占据了50%，并且乌克兰所产出的惰性气体，原料也来自于俄罗斯，也就是说俄罗斯掌握着全球80%的惰性气体市场。

氖气等惰性气体的作用

惰性气体在我们生活中并不常见，除了氖气以外，惰性气体还包括氦、氩、氪、氙、氡等气体，它们在常温常压下很难进行化学反应，因此得名“惰性”。这种“懒惰”的气体虽不常见，但在我们的生活中却有极大的用途，常常被用作保护气。

惰性气体通电还会有发光的特性，所以它们可以被充入玻璃管，做成霓虹灯，而且不同的气体可以发出不同的颜色；除此之外，惰性气体还在航空航海、电子信息、交通、工业制造等领域都有着广泛的应用，为我们的生活提供了巨大的便利。

生产芯片有一个关键环节叫做DUV曝光，在这个过程中，氖气是不可缺少的原料。产生DUV光源就需要多种惰性气体，然后再将其与卤素分子混合，再使用电子束能量激发，之后才能产生DUV波长的光，最后再用于芯片制造。

氦气五个不太为人所知的用途

核磁共振造影

氦气无色、无味、不易燃，其液化状态要求的是地球最低温度（零下269摄氏度），也就是接近绝对零度。氦气的应用主要是其冷却能力，它在医学扫描上有广泛用途。在核磁共振造影方面，正是依靠氦液包裹的超导磁体才能产生磁场。最近的一些创新技术可以让氦气的使用量减少，但是对核磁共振仪的运行来说氦气仍不可或缺。

光纤和显示屏

电子产业是氦气的另一大市场。例如，这种气体可以用于光纤的生产。法国液气公司解释说：“具体来说，光纤生产的第一道环节是生产玻璃制棒，氢气、氧气和氦气被用于强化玻璃制棒的强度，以便随后进行加热和拉长。氦气和氩气还可以让加热拉长的光纤快速冷却下来。”氦气还被用于很多电子设备的制造过程中，如平板显示屏。

半导体

美国能源研究学会在一份说明中解释说：“氦气是一种惰性气体，很难和其他成分起反应，这让其成为半导体制造中很理想的材料。在硅片周遭裹上惰性气体，可以避免出现意料之外的反应。另外，由于氦气具有高导热性，它还能高效散热，这可以在半导体制造过程中降低硅片的温度，能让半导体的体积变得更小。”

火箭发射

氦气还是空间研发的一种重要材料。它被当做制冷剂用于冷却很多材料和精准焊接，也被当做航空器飞行或着陆的液态系统气密剂。美国国家航空航天局每年要用掉上亿立方英尺（1立方英尺约合28317立方厘米）的氦气。另外，该机构还打算在2023年用一个氦气球向平流层发送一个天 望远镜。

核研发

氦气也被用于核聚变的研发领域。在建的法国罗讷河口省热核聚变实验反应堆（ITER）项目，将会建立一个冷却工厂以确保反应堆的冷却。法国液气公司称：“为了获得封闭反应堆所必需的电磁场，就要使用在极低温度下的超导磁材，要接近绝对零度。在5400平方米的ITER冷却工厂中，氦气厂区要占到3000平方米。”

氙气在电光源上的重要应用

利用氙气极高的发光强度，可充填光电管、闪光灯以及有雾航空导航灯，其放电强度甚至超过太阳光的放电强度；氙气充填的长弧氙灯，俗称“小太阳”，穿雾能力特强，可用于机场、车站、码头和广场；氙灯还用于彩色电影的拍摄，具有良好效果。近年来，随着科技的发展，氙气在电子、激光行业得到了广泛应用，如等离子电视、CT机等，每年这个行业消费氙气约2000m3。

2）氙气在焊接、医疗等方面的应用

用氙灯光线经凹镜聚光后，温度可达到2500℃，不仅可容易地焊接钢材，还可焊接钛、钼这类难熔金属。据悉，还可用于单晶体生产方面。高压氙灯具有高强度的紫外光辐射，可用于医疗杀菌、消毒。由于氙的分子量大，有很强的麻醉作用，氙是无副作用、理想的深度麻醉剂。利用氙气具有不透过X射线的性质，可被用作X光摄影的造影剂，也被用于遮蔽X射线；氙的放射性同位素，可作为显踪剂来进行医疗诊断。医疗领域为氙气应用提供了新的长期有潜力的增长。氙气用于加强X-射线、CAT扫描、MRI的成像。

单靠一台MRI设备不能检查人体肺部的许多精细结构，然而，吸入氙/氧混合气，MRI扫描就能检测到必要的软组织精细结构，以帮助医生对许多肺部疾病做出更准确的诊断。英国伦敦皇家学院的科学家们发现氙气可帮助保护受损的神经细胞，为此他们与美国空气制品公司一起建立了一家名叫Proexeon公司以开发其临床应用。研究表明惰性气体氙可用作神经保护剂，防止受损神经细胞死亡。可治疗神经受损病人如中风、麻痹、脑伤和脊髓受伤等。

3）氙气在电子芯片制造业中的最新应用

氙气的最新用途是用在电子芯片制造业，也是目前氙需求增长及对氙投机买卖的最重要原因，几家大型芯片制造商正使用氙气等离子蚀刻，主要用于微电子机械系统(MEMS)的制造。MEMS设备可将微电子和微机械集成为一个整体，能在一块芯片上制作更复杂及功效更强的电路。这种技术从根本上把电脑芯片(处理数据)和传感器(收集数据)结合到一个元件上，可以批量生产，这种芯片的潜在用途不可限量，

4）氙气在空间/卫星产业中的应用

用于卫星发射的离子发动机和离子浆推进器使用燃料氙气，由于氙气重量和密度很重，重量约是空气的4.5倍重，主要用作卫星的轨道位置保持和机动控制。在离子发动机磁腔的尾部，有一对分别带正电荷和负电荷的金属 ，正电荷和氙离子产生的强大电磁推力把氙离子高速(约100000km/h)喷射出去，并因此产生反冲力推动飞行器向前运动。它的推力比化学燃料发动机要小得多，全速运行时，离子发动机每消耗2500W电能只能产生1/110kgf(注：1kgf=9.81N)的推力，但是它可以长时间运转几个月甚至几年，结果，飞行器最终获得的速度可达化学燃料发动机所能达到的10倍。氙气的非冷凝性质，使离子火箭发动机几乎可以立即起动或关机，简化配电系统和绝缘器设计。氙作为推进剂有以下优点：无污染，不与航天器表面材料产生化学反应。无毒，不会污染空间环境和地球生物圈。确保地面试验人员的健康和实验室内外环境的净化。