Жидкий гелий представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, кипящую при атмосферном давлении при температуре 4,2 К (жидкий 4He). Плотность жидкого гелия при температуре 4,2 К составляет 0,13 г/см. Твёрдый гелий удаётся получить лишь при давлении выше 25 атм.

В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов. От других газов гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов. Охлаждение производят дросселированием в несколько стадий очищая его от CO₂ и углеводородов. В результате получается смесь гелия, неона и водорода. Эту смесь, сырой гелий, (He — 70-90 % об.) очищают от водорода (4-5 %) с помощью CuO при 650—800 К. Окончательная очистка достигается охлаждением оставшейся смеси кипящим под вакуумом N₂ и адсорбцией примесей на активном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N₂. Производят гелий технической чистоты (99,80 % по объёму гелий) и высокой чистоты (99,985 %).

В нашей лаборатории жидкий гелий получают на гелиевом ожижителе Linde L1410, произведенный немецкой компанией Linde Process Plants, Inc. (LPP). Компания Linde имеет давнюю историю в производстве оборудования для охлаждения или сжижения при очень низких температурах. В 1932 году Линде впервые в мире произвела промышленное сжижение гелия на заводе университета Харькова в Украине. С тех пор более 500 заводов были построены и эксплуатируются во всем мире, производственные центры расположены в Швейцарии, Германии и США. Linde поставляет установки и системы для большинства ведущих научно-исследовательских учреждений, лабораторий и промышленных компаний, занимающихся добычей газа.

Схематические изображения, показывающие основные компоненты ожижителя.

Схематическое изображение ожижительной системы Linde L1410 / L1610
(1- ожижитель L1410 / L1610; 2- передача жидкого гелия; 3 – компрессор; 4 – табло стартера; 5 – дьюар; 6 – баллон для газа; 7 – возвращающий компрессор; 8 – криогенный поглатитель; 9 – повышающий и балластный танк; 10 – наполняемые чистым гелием цилиндры; 11 – хранилище чистого гелия; 12 – цилиндры для хранения нечистого гелия; 13 – наполнение LN₂; 14 – передвижной дьюар; 15 – водное охлаждение)

Вид сверху

Смотрите видео, как получают жидкий гелий на установке Linde L1410:

Скачать видео

Применение жидкого гелия:

• криожидкость для получения и поддержания низких и сверхнизких температур (в основном в научных исследованиях);
• охлаждение сверхпроводящих магнитов;
• использование в криостатах растворения;
• использование в туннельных сканирующих микроскопах;
• ускорители элементарных частиц, так в Большом адронном коллайдере в ЦЕРHе используется 96 тонн жидкого гелия для поддержания температуры 1,9 K;
• криогенные электрические машины;
• охлаждение детекторов инфракрасного и высокочастотного излучения, сквид-магнетометров;
• медицинская техника.