如何得到氦气？
这问题问得好！想弄明白氦气是怎么来的，咱得一步步捋。简单说，氦气不是咱们“造”出来的，它是一种很古老、很普遍的元素，藏在大自然的深处。
氦气的故事，得从宇宙大爆炸说起
要说氦气，就得把时间线拉得非常非常长。在大约138亿年前，宇宙经历了一场惊天动地的“大爆炸”，也就是我们说的宇宙大爆炸。在那最开始的几分钟里，宇宙非常热、非常密集，条件极端到只有最基本的粒子才能存在。就在那时候，最轻的元素——氢，就开始结合，形成了最初的氦原子。你可以想象一下，那时候的宇宙就像一个巨大的“原子工厂”，把氢原子捏合成了氦原子。所以，我们现在看到的氦气，很多都是当年宇宙大爆炸的“遗留物”。
星星是氦气的主要“生产商”
虽然大爆炸产生了氦气，但宇宙中氦气的总量相当大一部分是后来才诞生的。这些“新”氦气的主要来源，就是恒星！没错，就是我们晚上看到的那些闪闪发光的小点点。
恒星之所以会发光发热，是因为它们内部在进行着一种叫做“核聚变”的反应。想象一下，在恒星的核心，温度和压力都高到难以置信。在这种环境下，氢原子会被挤压到一起，然后发生碰撞、融合，变成氦原子。这个过程会释放出巨大的能量，这就是我们感受到的光和热。
咱们太阳，就是一个巨大的氦气生产机器。它每时每刻都在把氢变成氦，而且速度非常快。太阳内部发生的核聚变，就是宇宙中氦气不断增加的主要原因之一。
地球上的氦气，是怎么来的？
既然宇宙中这么多氦气，那为什么咱们在地球上需要费老鼻子劲去“提炼”它呢？这是因为地球上的氦气，大部分都像囚犯一样，被牢牢地锁在大地深处，而且它们是当年被“带”到地球上的。
这又是怎么回事呢？
1. 伴随地球形成而来的氦气： 在地球形成初期，宇宙中的氦气就已经存在了。当原始地球还在星云中聚集物质的时候，一些氦气就被裹挟进来了，成为地球一部分。这些氦气，就像最开始被关进地球这个“牢笼”里的。
2. 放射性衰变产生的氦气： 这个才是咱们在地球上开采氦气的主要“证据”。地球的岩石里，有很多放射性元素，比如铀（U）和钍（Th）。这些元素非常不稳定，会随着时间慢慢地衰变成其他元素，同时释放出粒子。其中一种叫做α粒子（αparticle）的东西，你知道它本质上是什么吗？它其实就是氦原子核！
当一个铀原子核（比如铀238）发生α衰变时，它会放出2个质子和2个中子，这就是一个氦原子核。
这个带正电的氦原子核（2个质子带2个正电荷）会在岩石中游荡，遇到周围的电子，然后捕获它们，最终变成完整的氦原子。
想象一下，几亿年、几十亿年前，这些放射性元素在地下深处不断地“爆炸”（衰变），释放出大量的氦原子。这些氦气被困在岩石的缝隙里，或者溶解在地层中的地下水中。
怎么从地层里“捞”出氦气呢？
因为地球上的氦气大部分被封存在地下，所以咱们获取氦气，主要是通过从天然气田里提取。
1. 寻找天然气田： 那些放射性元素衰变产生的氦气，会慢慢地在地层中迁移，最后聚集在一些“陷阱”里。这些“陷阱”通常是渗透性差的岩石层（比如页岩），上面覆盖着一层不透气的岩石（比如泥岩），就像一个盖子，把天然气和氦气关在地底下。很多时候，这些天然气跟氦气是“同居”的，一起被封存在地层深处的油气藏里。所以，咱们找天然气的地方，也经常能找到氦气。
2. 钻井开采： 找到合适的天然气田后，就需要通过钻井技术，把井打到地层深处，把含有天然气和氦气的混合物抽上来。
3. 分离提纯： 抽上来的气，里面不光有甲烷（天然气的主要成分），还有氦气、氮气、二氧化碳等等。咱们要的氦气浓度可能不高，而且也不能直接用。所以，就得进行分离提纯。这通常用到一种叫做低温精馏的技术。
低温精馏的原理： 这个技术是利用不同气体在不同温度下液化的能力不一样来分离。气体越容易液化（沸点越低），它就越难被液化成液体。反过来说，沸点高的气体更容易变成液体。
具体操作： 把抽上来的混合气体进行加压和降温。
首先，把温度降到比较低的时候，那些沸点比较高的气体（比如甲烷、氮气）就会先液化成液体，然后被分离出来。
接着，继续降低温度，让那些沸点更低的气体也变成液体。
氦气，是所有气体中沸点最低的，只有零下269摄氏度左右才能液化。所以，当其他气体都已经变成液体或者被分离出去后，氦气仍然是以气体形式存在，或者在非常低的温度下才能液化。
通过这种反复的压缩、冷却、蒸发和冷凝的过程，就能一步步地把氦气和其他杂质分离开来，最终得到高纯度的氦气。
为什么氦气这么珍贵？
说了这么多，你会发现获取氦气可不是一件容易的事情。它不像氧气那样遍布大气层，而是被“锁定”在地层深处，而且需要复杂的技术才能提取和提纯。
稀有性： 虽然宇宙中氦气很多，但地球大气层里的氦气含量非常非常少（只有百万分之5左右），不足以进行商业开采。所以，我们主要依赖地下的天然气藏来获取。
“不可再生”： 地层中的氦气，是经过亿万年放射性衰变积累下来的，一旦被开采出来，在地质时间尺度上是无法再补充的。这就好比挖掘宝藏，挖完就没有了。
技术门槛高： 低温精馏等提纯技术需要大量的能源和复杂的设备，成本不菲。
因此，氦气是一种非常宝贵且不可再生的资源。它在很多高科技领域都有着不可替代的作用，比如核磁共振成像（MRI）、半导体制造、深海潜水呼吸器等等。所以，咱们在日常生活中看到氦气球可能会觉得普通，但它背后是一段漫长的宇宙故事和一项项精密的工业技术。
氦气的故事，得从宇宙大爆炸说起
要说氦气，就得把时间线拉得非常非常长。在大约138亿年前，宇宙经历了一场惊天动地的“大爆炸”，也就是我们说的宇宙大爆炸。在那最开始的几分钟里，宇宙非常热、非常密集，条件极端到只有最基本的粒子才能存在。就在那时候，最轻的元素——氢，就开始结合，形成了最初的氦原子。你可以想象一下，那时候的宇宙就像一个巨大的“原子工厂”，把氢原子捏合成了氦原子。所以，我们现在看到的氦气，很多都是当年宇宙大爆炸的“遗留物”。
星星是氦气的主要“生产商”
虽然大爆炸产生了氦气，但宇宙中氦气的总量相当大一部分是后来才诞生的。这些“新”氦气的主要来源，就是恒星！没错，就是我们晚上看到的那些闪闪发光的小点点。
恒星之所以会发光发热，是因为它们内部在进行着一种叫做“核聚变”的反应。想象一下，在恒星的核心，温度和压力都高到难以置信。在这种环境下，氢原子会被挤压到一起，然后发生碰撞、融合，变成氦原子。这个过程会释放出巨大的能量，这就是我们感受到的光和热。
咱们太阳，就是一个巨大的氦气生产机器。它每时每刻都在把氢变成氦，而且速度非常快。太阳内部发生的核聚变，就是宇宙中氦气不断增加的主要原因之一。
地球上的氦气，是怎么来的？
既然宇宙中这么多氦气，那为什么咱们在地球上需要费老鼻子劲去“提炼”它呢？这是因为地球上的氦气，大部分都像囚犯一样，被牢牢地锁在大地深处，而且它们是当年被“带”到地球上的。
这又是怎么回事呢？
1. 伴随地球形成而来的氦气： 在地球形成初期，宇宙中的氦气就已经存在了。当原始地球还在星云中聚集物质的时候，一些氦气就被裹挟进来了，成为地球一部分。这些氦气，就像最开始被关进地球这个“牢笼”里的。
2. 放射性衰变产生的氦气： 这个才是咱们在地球上开采氦气的主要“证据”。地球的岩石里，有很多放射性元素，比如铀（U）和钍（Th）。这些元素非常不稳定，会随着时间慢慢地衰变成其他元素，同时释放出粒子。其中一种叫做α粒子（αparticle）的东西，你知道它本质上是什么吗？它其实就是氦原子核！
当一个铀原子核（比如铀238）发生α衰变时，它会放出2个质子和2个中子，这就是一个氦原子核。
这个带正电的氦原子核（2个质子带2个正电荷）会在岩石中游荡，遇到周围的电子，然后捕获它们，最终变成完整的氦原子。
想象一下，几亿年、几十亿年前，这些放射性元素在地下深处不断地“爆炸”（衰变），释放出大量的氦原子。这些氦气被困在岩石的缝隙里，或者溶解在地层中的地下水中。
怎么从地层里“捞”出氦气呢？
因为地球上的氦气大部分被封存在地下，所以咱们获取氦气，主要是通过从天然气田里提取。
1. 寻找天然气田： 那些放射性元素衰变产生的氦气，会慢慢地在地层中迁移，最后聚集在一些“陷阱”里。这些“陷阱”通常是渗透性差的岩石层（比如页岩），上面覆盖着一层不透气的岩石（比如泥岩），就像一个盖子，把天然气和氦气关在地底下。很多时候，这些天然气跟氦气是“同居”的，一起被封存在地层深处的油气藏里。所以，咱们找天然气的地方，也经常能找到氦气。
2. 钻井开采： 找到合适的天然气田后，就需要通过钻井技术，把井打到地层深处，把含有天然气和氦气的混合物抽上来。
3. 分离提纯： 抽上来的气，里面不光有甲烷（天然气的主要成分），还有氦气、氮气、二氧化碳等等。咱们要的氦气浓度可能不高，而且也不能直接用。所以，就得进行分离提纯。这通常用到一种叫做低温精馏的技术。
低温精馏的原理： 这个技术是利用不同气体在不同温度下液化的能力不一样来分离。气体越容易液化（沸点越低），它就越难被液化成液体。反过来说，沸点高的气体更容易变成液体。
具体操作： 把抽上来的混合气体进行加压和降温。
首先，把温度降到比较低的时候，那些沸点比较高的气体（比如甲烷、氮气）就会先液化成液体，然后被分离出来。
接着，继续降低温度，让那些沸点更低的气体也变成液体。
氦气，是所有气体中沸点最低的，只有零下269摄氏度左右才能液化。所以，当其他气体都已经变成液体或者被分离出去后，氦气仍然是以气体形式存在，或者在非常低的温度下才能液化。
通过这种反复的压缩、冷却、蒸发和冷凝的过程，就能一步步地把氦气和其他杂质分离开来，最终得到高纯度的氦气。
为什么氦气这么珍贵？
说了这么多，你会发现获取氦气可不是一件容易的事情。它不像氧气那样遍布大气层，而是被“锁定”在地层深处，而且需要复杂的技术才能提取和提纯。
稀有性： 虽然宇宙中氦气很多，但地球大气层里的氦气含量非常非常少（只有百万分之5左右），不足以进行商业开采。所以，我们主要依赖地下的天然气藏来获取。
“不可再生”： 地层中的氦气，是经过亿万年放射性衰变积累下来的，一旦被开采出来，在地质时间尺度上是无法再补充的。这就好比挖掘宝藏，挖完就没有了。
技术门槛高： 低温精馏等提纯技术需要大量的能源和复杂的设备，成本不菲。
因此，氦气是一种非常宝贵且不可再生的资源。它在很多高科技领域都有着不可替代的作用，比如核磁共振成像（MRI）、半导体制造、深海潜水呼吸器等等。所以，咱们在日常生活中看到氦气球可能会觉得普通，但它背后是一段漫长的宇宙故事和一项项精密的工业技术。
网友意见
人家问的是怎么生产氦气，上面一些答案怎么都在呼吁大家不要搞氦气球。。。。
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目前美国是氦气储量最大的国家（但是据2011年的统计，全球有四分之一的氦存储在波斯湾的South Pars-North Dome油田(from wikipedia)），得到氦气的办法就是靠钻天然气，然后把氦气从天然气中分离出来。一种分离靠低温冷凝，就是靠压缩让其他气体全都凝成液体，然后气体中就只剩下氦气了。这种氦气通常可供对纯度要求不高的场合使用。对于高纯氦，需要反复低温冷凝并通过活性炭吸附才能得到。
通常而言，与铀矿石共存的天然气中氦气含量极高，可以高达百分之七。这是由于铀的α衰变会产生氦核，氦核有一定几率抓到电子成为氦原子。（有些国家也靠在铀矿石里提取氦；同样地，我们也可以靠衰变反应来人工合成氦，不过那样价格较高。）
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以下都是跟隔壁办公室的老爷爷聊天时获得，权且当八卦看。
氦气的价格，其实本身应该是很高的，因为很多石油公司根本不愿意在天然气上面加一个收集氦气的装置（成本太高了，价格又不算好）。但是由于美国政府之前存了太多的氦（搞对撞机？），上个世纪八十年代之后，政府发现储存这么一批氦实在是太费钱了（毕竟天天都在漏，还占地方），就开始在市场上慢慢卖，然后就导致氦气的价格一直上不去，石油公司再也越来越不想搞这不挣钱的买卖（毕竟原油跟天然气价格飙升速度比这玩意快多了），于是纷纷撤掉氦气收集装置，全球也就剩下少量氦储量较高的气井还在生产氦。
时至今日，美国政府的氦源已经几乎消耗殆尽，氦气的消耗量却在逐日增加（看看全世界MRI增长速度就知道了），所以价格几乎连夜翻番。据我老板讲，近十年以来，液氦价格翻了20倍。所以像我们这种日消耗液氦20升的实验室，就需要搞一个氦气收集-液化系统来降低成本。（当年开了高氦含量的气井的石油公司现在都在赚大钱。。。不过如果考虑了分离成本的话，还是没有直接开天然气来的赚钱）
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值得注意的是，中国是一个贫氦国家。数十年以前，当资本主义列强对我国进行封锁的时候，我国几乎没有可靠的氦源，据说全国只有一口气井的氦量能够达到技术上可收集的水平。个人认为，中国政府需要注意氦的战略储备，以备不时之需，就像美国当年做的一样。
如果从全人类的角度来说，情况或许没有那么吓人。下面是我从一个地球科学的报告中听来的：
其实我们的地幔中还有相当的氦储量。如果我们能够有效利用这部分氦资源，目前地球上的氦还够500年。但愿在这一期间内，我们能有效地飞向太空，跑到宇宙空间中采集氦气。
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