Ксенон как источник света

Содержание
Введение
1 История открытия ксенона
2 Ксенон: область применения
2.1 Ксенон в повседневной жизни
2.2 Ксенон в медицине
2.2.1 Ксенон при лечении последствий мозговых травм
2.2.2 Ксенон при лечении наркомании
2.2.3 Ксенон в анестезиологии
2.3 Ксенон в космической промышленности
2.4 Ксенон в электронике
Заключение
Список использованной литературы

Ксенон как источник света

Нашли применение в прожекторной технике, кинотехнике и в проекторах, для имитации солнечного излучения, а также ксеноновые лампы используются в медицине, где присутствуют в осветительных приборах, например, в эндоскопии.
Современные ксеноновые дуговые лампы применяют колбу из кварцевого стекла с электродами из вольфрама. Вольфрам считается единственным в низкой ценовой категории материалом, который может выдержать высокое давление и нагрев. Поскольку к ксеноновой лампе подводят высокие мощности, то для них необходимо водяное охлаждение. С целью повышения эффективности лампы, ксенон закачивают в колбу при экстремальных давлениях, примерно, до 300 атмосфер. Это требует соблюдения определенных мер безопасности, поскольку осколки разбитой лампы могут разлететься в разные стороны с огромнойскоростью. Постепенно лампы изнашиваются и риск ее взрыва растет с каждой минутой, поэтому демонтаж лампы, как и ее монтаж, должны производиться очень аккуратно.
В лампах, в которых содержится только ксенон, основное количество света происходит от маленьких точечных облачков плазмы в том месте, где электроны покидают поверхность электрода (№4). Свет генерирует поверхностью конусной формы, а интенсивность свечения понижается или увеличивается в зависимости от расстояния катода от анода. Электроны пробиваются через облака плазмы, сталкиваются с анодом и нагревают его. Чисто ксеноновые лампы имеют близкий к дневному спектр.
В ксеноново-ртутных лампах основное количество света возникает благодаря маленьким точечным облачкам плазмы на концах каждого из электродов. Интенсивность свечения падает по мере перемещения от электрода к центру. Ксеноново-ртутные лампы излучают голубовато-белый свет с активным выходом ультрафиолета. Обычно эти лампы применяются для ультрафиолетовых ламп для лечения в медицине, стерилизации и выработки озона.
Очень маленький размер дуги дает возможность применять очень тонкий точный фокус света. Небольшие ксеноновые дуговые лампы применяются в подсветке в микроскопах и других мелких аппаратов. Лампы покрупнее используются в поисковых фонарях и во время киносъемок для получения дневного света.
Ксеноновые лампы являются низковольтными, сильноточными устройствами постоянного тока. Для них необходим импульс в 50кВ для поджига и очень хорошую регулировку тока по ходу работы. Эти лампы нестабильны в своей работе, они могут менять свои характеристики при нагреве. Следовательно, такая лампа требует специального блока питания для долгой стабильной непрерывной работы.
2.2 Ксенон в медицине
Ксенон уже достаточно широко применяется в медицине. Кроме общеизвестного его использования, как анестетика при хирургических операциях, этот газ также применяется при обследованиях мозга. Ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения. При этом он совершенно безвреден. Поэтому ксеноном пользуются при рентгеноскопических обследованиях головного мозга. Радиоактивный изотоп элемента №54, ксенон-133, используют при исследовании функциональной деятельности легких и сердца. Проводятся исследования для использования ксенона в качестве лекарства.
2.2.1 Ксенон при лечении последствий мозговых травм
Эксперименты показали, что инертный газ ксенон помогает уменьшить последствия инсультов, мозговых травм и других поражений, которые вызывают омертвение нервных тканей (№1, с.208). Как обнаружили биофизики из Имперского колледжа в Лондоне, ксенон способен блокировать работу рецепторов, управляющих нервными клетками, и предотвратить их гибель. Специфическое действие ксенона было обнаружено в ходе испытаний новых средств анестезии, именно это поможет создать эффективные средства для борьбы с поражениями нервной системы. Хотя такой метод не позволяет восстановить нервные клетки, но он позволит сохранить их и создать условия для последующего лечения. Профессор Ник Френкс (Nick Franks), обнаруживший это действие ксенона, в свою очередь заметил, что этот инертный газ неплохой кандидат на роль лекарственного средства, поскольку он входит в наше природное окружение и не токсичен (№1, с.193).
2.2.2 Ксенон при лечении наркомании
Использование ксеноновой терапии позволяет сократить срок снятия абстинентного синдрома (болезненное состояние, появляющееся при употреблении наркотиков и алкоголя) в 1,5 – 2 раза по сравнению с применяемыми в настоящее время методами.
Процент людей, не употребляющих наркотики после прохождения полного курса ксеноновой терапии (включая реабилитацию) и находящихся под наблюдением в течение одного года, составил не менее 50% (на базе около 60 больных). Пациент становится практически здоровым человеком. Применение ксенона в комплексной терапии опийной наркомании позволяет успешно преодолевать негативные и болезненные проявления абстинентного синдрома, при этом:
уменьшает проявления вегетативных нарушений
купирует болевой синдром
нормализует сон у больных, даже в варианте монотерапии или с минимальной фармакологической нагрузкой
в 1,5 - 2 раза уменьшает время снятия абстинентного синдрома, значительно уменьшает фармакологическую нагрузку.
Применение данного метода позволяет эффективно лечить не только абстинентный синдром, но и постабстинентное состояние при опийной наркомании.
2.2.3 Ксенон в анестезиологии
Ученые медики давно ищут оптимальный вариант анестетика - возможность проведения полноценного и безопасного наркоза. Первое сообщение в наркотических свойствах ксенона принадлежит наличие русскому ученому Н.В.Лазареву. В 1946 году он экспериментально подтвердил наличие у ксенона наркотических свойств.
10 ноября 2004 года, через 58 лет после сообщения Лазарева, в Томском НИИ онкологии прошла показательная операция для анестезиологов России. Ведущий анестезиолог страны Николай Буров и его томские коллеги продемонстрировали, как можно вместо обычного наркоза использовать газ ксенон. В операционной Томского НИИ онкологии необычно много врачей. Они приехали учиться в Томск из разных регионов России. На операционном столе – женщина. Хирурги-онкологи проводят удаление молочной железы. Операция, казалось бы, одна из немногих, только наркоз используется с применением ксенона. Именно академик Николай Буров стал основоположником ксенонового наркоза (№3). Понадобилось 8 лет, чтобы газ попал в операционные.
Развитие ксеноновой анестезии долгое время сдерживали дефицит, дороговизна и отсутствие директивных фармакопейных документов. Но и признанный в начале ХIХ века общий наркоз из хлороформа или закиси азота с эфиром больные переносили плохо.
Помимо безопасности для окружающей среды, медики отмечают, что ксенон в качестве наркозного средства почти не дает побочных эффектов, сокращает период нахождения больных в реанимации после тяжелых операций, в том числе операций на сердце. Более того, ксенон не вредит здоровью медперсонала так сильно, как другие газы, используемые для наркоза.
В настоящее время анестезиологи практически отказались от взрывоопасных и токсичных веществ, таких как эфир и циклопропан. Вместо них используются галогенизированные углеводороды, которые тем не менее оказывают негативное влияние на воздух в операционной, а, попадая в атмосферу, вызывают парниковый эффект и разрушают озоновый слой.
Исполнилось 111 лет с момента открытия инертного газа ксенона (1898) и 58 лет его первого клинического применения в качестве средства для наркоза (1951). Ограниченные запасы ксенона в мире и высокая стоимость газа являлись в прошлые годы главными причинами замедленного его распространения в клинической анестезиологии. Не менее важной задачей остается задача реального снижения стоимости медицинского ксенона, цена на который достигает ныне шести долларов. Даже при бережном расходе этого газа на двухчасовую анестезию потребуется 15-20 литров ксенона (75 - 120 долларов).
Однако, бурный рост промышленного производства и научно-технического процесса второй половины ХХ века привели к тому, что уже не дефицит и высокая стоимость ксенона стали сдерживать клиническое применение ксенона, а отсутствие нормативно-правовой базы для его широкого использования. Этот вопрос не решен пока во всех странах, за исключением России. Нами впервые в мире выполнен весь комплекс доклинических и клинических испытаний ксенона в соответствии с высокими требованиями Фармкомитета и приказом министра здравоохранения РФ от 8.10.1999 г № 363 инертный газ ксенон разрешен к медицинскому применению в качестве средства для наркоза (№4).
Таким образом, Россия стала первой страной мира, в которой успешно заложена нормативно-правовая основа для ксеноновой анестезии и созданы реальные условия для более широкого клинического применения этого великолепного анестетика. Увеличено годовое производство ксенона в стране и созданы запасы этого газа в достаточных объемах. Успешно налаживается производство наркозной и газоаналитической аппаратуры по ксеноновой анестезии, составлены и утверждены учебный план и программа тематического усовершенствования по технологии ксенон-сберегающей анестезии на базе кафедры анестезиологии и реаниматологии РМАПО. Издана первая в мире монография «Ксенон в анестезиологии». С применением ксенона в клинической практике открывается новая страница в истории отечественной анестезиологии.
У ксеноновой анестезии имеется потенциальный резерв снижения стоимости за счет применения способа рециклинга (газ, выдыхаемый из наркозного аппарата, утилизируется путем адсорбции специальным устройством (блок адсорбера), который после заполнения подвергается температурной десорбции, очищенный ксенон возвращается потребителю для повторного использования, что резко снижает стоимость и дефицит ксеноновой анестезии), чего нет у перечисленных анестетиков. Кроме того, окислы закиси азота и радикалы углерода при использовании галогеносодержащих жидких анестетиков, рассеиваются в окружающей среде и представляют экологическую опасность.
2.3 Ксенон в космической промышленности
В космической промышленности ксенон используется в качестве топлива для ионных двигателей космических аппаратов.
В этих двигателях используется энергия разогнанных ионов в электростатическом поле. В данном случае топливо – ксенон, вводится в камеру и в ней, атомы газа сталкиваются с энергетически насыщенными электронами, что приводит к удаления дополнительных электронов в атомах, превращая их в положительные ионы. Внутренняя часть двигателя представляет собой 2 заряженные металлические сетки, одна из них заряжена положительна, другая же отрицательной.
Эти решетки создают электростатическую силу, которая действует на ионы и выбрасывающую их в космос со скоростью, равной 90000 километров в час. На этом основан реактивный принцип.
Первым аппаратом, вышедшим на орбиту Луны с ионным двигателем, был Smart-1. Данное событие произошло в ноябре 2004 года. На орбиту ксеноновые двигатели выводятся обычными двигателями, это связано с тем, что ксеноновому двигателю нужно довольно много времени (пару недель), чтобы разогнать ракету до нужной скорости.
Но после того, как ракета разгонится на ксеноновых двигателях, она сможет преодолевать около 8 миллионов километров в сутки, что в несколько раз больше, существующих на данный момент скоростей. Главное достоинство ксеноновых двигателей в том, что нужен всего один реагент – ксенон, в отличие от простых двигателей, использующих 2 реагента.