氙气同位素(Xe同位素)的来源和应用！

氙气是一种无色、无味、不燃烧的惰性压缩气体，空气中含有90ppm。氙气可以溶解在细胞油中，引起细胞麻醉和膨胀，暂时停止神经末梢。80%氙气和20%氧气的混合物被用作无副作用的麻醉剂。氙气可用于检测原子能工业中高速粒子、粒子和介子的存在。

用于测量脑血流量，研究肺功能，计算胰岛素分泌。

已知氙气有32种同位素，包括氙气113、氙115至氙145。

氙气和其他同族元素最初被称为惰性气体(现在改为稀有气体)，不易与其他物质发生化学作用，但自1962年以来，氙气化合物被发现。已知的氙气化合物有氟化物(二氟化氙气、四氟化氙气、六氟化氙气)80多种。、氢化物和氙化物，以及高氙酸钠。三氧化氙具有很强的爆炸性。氙化合物除个别化合物外，无色。

自然形成的氙气由8个稳定的同位素组成，在每个元素中排名第二。第一个是锡，它有10个稳定的同位素。氙和锡是唯一一个稳定的同位素超过7个的元素。根据预测，同位素气体124xe和134xe可以进行双重β衰变，但没有实验证明，所以这两种氙气同位素仍然被认为是稳定的。氙气除了这些稳定的同位素外，还有40多种不稳定的同位素。其中136xe寿命最长，将是双重的β半衰期为2.11×1021年。129I在β衰变之后，会产生129Xe同位素。半衰期为1600万年。此外，131mXee。、133Xe、133mxe和135xe都是235U和239Pu的核裂变产物，因此被用来检测核爆炸的发生。

氙气的两种稳定同位素129xe和131xe具有非零固有角动量(可用于核磁共振)。氙气的核自旋对齐可超过普通极化。这种自旋极化可以超过其最高可能值的50%，远远超过玻尔兹曼分布的平衡值(通常在室温下不超过最高值的0.001%)。这种不平衡的自旋对齐是短暂的，称为超极化现象。氙气的超极化过程称为光抽(但不同于激光抽)。

由于129Xe原子核的自旋转为1/2，其电四极矩为零，因此129Xe核在与其它原子碰撞时不会相互作用。这样，它的超极化状态可以持续更长时间，甚至在激光束关闭和碱气体在室温表面凝结之后。129Xe的自旋极化可以在血液中持续数秒，在气态下持续数小时，在深度冷冻的固态下持续数天。相比之下，131Xe的核自旋转为3/2，四极矩不为零，T1的放松时间在毫秒到秒之间。

一些同位素，如133xe和135xe，可在核反应炉中照射裂变物质。在核裂变反应炉中，135xe起着重要作用。热中子截面非常高(2.6)×106靶恩)可以作为中子吸收剂或中子毒物，从而减缓或停止连锁反应。氙在曼哈顿计划中使用的最早反应炉中。作为反应炉中的中子毒物，135xe对切尔诺贝尔核事故有重要影响。关闭反应炉或降低功率会导致135xe的积累，使反应炉进入所谓的碘坑(或氙坑)状态。

高浓度放射性氙同位素可在不利条件下从核反应炉中释放出来，包括从开裂的燃料棒或冷却水中的铀中释放出裂变产物。

陨石中氙气同位素的比例可以用来研究太阳系的形成和进化。碘氙放射性定年法可以测量核合到太阳星云中固体物体收缩的时间。1960年，物理学家约翰·雷诺（JohnH.Reynolds）发现陨石中氙气的129含量非常高。他推断这是碘-129的衰变产物。这种同位素可以通过宇宙射线分散和核裂变慢慢产生，但只能在超新星爆炸中产生。由于129I的半衰期(1600万年)比宇宙时间短，可以推断从超新星爆炸到陨石凝固的时间非常短。在太阳系形成之前，一颗超新星爆炸，产生129xe同位素，这也可能导致前太阳云收缩。

包括129xe/130xe和136xe/130xe在内的其他氙同位素比例也可以用来研究行星分化和气体释放过程。举例来说，火星大气层的氙含量与地球相似，约为0.08%，但其129xe比例高于地球和太阳。这类同位素是由放射性衰变引起的，因此火星在形成后1亿年内很可能会失去大部分原始大气。地球形成后不久，新墨西哥州二氧化碳井气中发现的高比例129xe是地球形成后产生的气体之一。