全球芯片短缺是合成器和鼓机市场各种困境的原因，从发布日期延迟到破产。我们确切地找出短缺背后的原因、影响的对象以及它将持续多长时间。   为什么拖延时间长？为什么公司只是为了似乎永远不会发布新产品而取笑新产品？而为什么小型精品服装会停产流行单品，甚至倒闭？所有这些问题的答案都是芯片短缺，这种现象比简单的名字所暗示的要复杂和复杂得多。   芯片，或全称微芯片，本质上是印在硅片上的复杂电路。这就是为什么它们有时被称为集成电路或 IC 芯片的原因。在预制微芯片之前，电子产品是用分立电路或完全原创的设计制成的。IC通过将预先设计的电路放在可以插入PCB或印刷电路板的单个芯片上来简化制造。集成电路是电子仪器制造的福音。它们允许模式召回，简化电路设计，而且价格便宜。由于微芯片（第三方或内部），公司可以发布具有更多功能的更便宜的产品。这是双赢的，制造商和音乐家都从中受益。   如今，芯片无处不在，从合成器和鼓机到汽车和智能手机。多亏了IoT（物联网），电视、微波炉和其他家用电器都在使用它们。你的信用卡上甚至有一个，他们无处不在。   2020 年初，以微芯片为组成部分的半导体行业因 COVID-19 而陷入混乱，爆发和随之而来的全球大流行造成了多方面和深远的问题。这是一个极其复杂的问题，凸显了世界已经变得多么相互关联。2020 年初，世界关闭以遏制这种新疾病的传播。企业和制造工厂关闭，包括制造芯片的工厂。全世界的人都蜷缩在自己的家中，一心想要渡过难关。然后发生了一些事情：人们开始在网上购买东西。人们无事可做，购物。乐器的销售开始腾飞，音乐家和爱好者意识到他们终于有了一些空闲时间来投入他们的热情。这种需求是前所未有的——而且完全出乎意料。   微芯片行业受到严格控制，及时订购确保没有积压库存。使问题更加复杂的是停工。由于工人们被困在家里，没有人在工厂生产线上生产芯片来满足所有突然的需求。这个问题还没有结束。尽管现在是 2022 年末，距离世界首次关闭工厂已有两年半的时间，但封锁仍在影响生产。中国继续实施零新冠病毒政策，得克萨斯州的严冬和日本工厂的火灾只会进一步加剧全球问题。   短缺不仅仅是微芯片制造设施落后于计划。实际制造所需的材料正变得稀缺。氖气是芯片制造过程中的关键成分，它本身就供不应求，因为世界上一半的霓虹灯来自乌克兰，乌克兰目前正忙于战争。称“芯片短缺变得更加严重。全球所有芯片生产所需的氖气产量中有 50% 来自乌克兰工厂，这些工厂现已关闭。   除氖气外，制造过程中的其他关键组件也供不应求，例如用于容纳芯片的引线框架。在东南亚COVID-19 的爆发影响了引线框架的供应以及组装和测试。供应商被迫暂时关闭设施以遏制病毒的传播，进一步削减整体半导体产能和产量。甚至芯片中使用的硅也越来越少，这要归咎于硅生产的放缓。   然而，问题不仅仅是短缺。积压和较长的交货时间是常态，芯片的价格越来越高。为了应对供应限制以及原材料短缺和成本的增加，芯片供应商全面提高了5%至15%的价格。对于较旧的模拟和二极管技术，价格上涨已达到 20% 至 25%。” 现在有些人开始觉得短缺可能会得到控制，甚至完全可以制造。但供应链中的主要瓶颈是在最后的封装和测试阶段，这通常发生在第三方地点。劳动力和材料短缺是美国的一个主要因素。由于绝大多数封装组装和最终测试都在亚洲进行，这并没有真正导致 IC 制造出现很多问题。尽管黑夜漫长，但更明亮的黎明可能即将到来。也许短缺将在 2023 年第三或第四季度开始缓解，到 2024 年当前的需求激增会下降。此外，微芯片行业已经确定了瓶颈，中国台湾计划增加产能，像美国这样的国家在将制造业大量外包后采取措施恢复制造业，英特尔计划在俄亥俄州哥伦布市建立两个巨大的新制造工厂。此外，美国和欧洲的政府正在采取行动来帮助该行业。与此同时，硬件发布延迟和价格上涨可能会继续。但是情况有望很快恢复正常。

氦气在半导体制造中发挥着重要作用   氦是一种从天然气收集中提取的惰性气体，具有在半导体制造过程中利用的多种特性。因为氦是一种“惰性”气体，它不会与其他元素发生反应，这使其成为制造半导体的理想选择。在半导体加工过程中发生的化学反应通常是基于气体或液体的，因此在硅周围使用惰性气体可以防止发生不必要的反应。此外，由于氦具有高导热性，它可以有效地将热量传导出去，这有助于在制造过程中控制硅的温度，并使半导体的小型化成为可能。   半导体越来越多地出现在几乎所有可以想象的应用中。例如，基于半导体的电动汽车零部件占汽车制造成本的 35%，到 2030 年，随着其他零部件变得更加实惠，它们可能占制造成本的一半。在美国，氦气的最大用途（30%）用于医疗保健，主要是磁共振成像（MRI）、分析和实验室应用（17%）以及工程和科学应用（6%）。   如果没有石油和天然气生产，而氦的生产是次要产品，那么今天的现代半导体制造将是不可能的。如果没有从石油和天然气运营以及天然气加工中回收的氦气，芯片的工厂将无法运营。由于液化气态氦所需的冷却、其有限的可用性、从天然气中分离氦的困难过程以及其存储要求，它可能很昂贵。数百万年来，放射性衰变导铀岩将氦分散到这些腔室中。大多数已知的氦储量是偶然发现的。   氦气的短缺已经发生，因为它不能快速制造。虽然它是宇宙中第二丰富的元素（仅次于氢），太阳每秒产生约 6 亿公吨，但地球的供应是有限的。一旦使用，轻质元素就会逃逸到大气中。自1925年以来，美国一直是最大的氦气生产国。从历史上看，美国大部分的氦气生产来自德克萨斯州阿马里洛和堪萨斯州休戈顿之间地区的地下气田，这些气田具有高浓度的氦气。1960 年代创建的联邦氦储备系统在这些油田附近建立，用于储存粗氦供以后加工。该系统在Cliffside气田中以原油形式储存了世界上大约三分之一的氦气。   液氦可能很昂贵，并且不同的因素会影响其价格。其中一个因素是其液化的高价格，因为氦必须冷却到-269°C。实现这一点的大量能量是昂贵的。其他因素包括从天然气中分离氦气和储存氦气的成本，这些都是耗时且困难的过程。   除美国外，其他拥有氦气储量的国家包括卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯。当俄罗斯天然气工业股份公司的西伯利亚氦气设施开放时，它将成为世界上最大的氦工厂。在本世纪中期全面增产后，俄罗斯预计将生产全球消耗的所有氦气的25% 至 30%。它的储量很大。俄罗斯天然气工业股份公司有能力通过将提取的氦气注入西伯利亚的天然气田来储备它。美国容易受到外国供应中断和外国价格操纵的影响，并且很可能会因进口氦而受制于俄罗斯。美国未来新的氦供应很可能来自西部联邦土地的开发，如果拜登禁止在联邦土地上开采石油和天然气的计划得以实施，美国将变得依赖俄罗斯和其他一些国家的氦供应。     液氦没有替代品。氦在所有元素中是独一无二的，因为它能够达到超低温。目前，全球氦气资源供应相对紧张，氦资源需求量仍将保持快速增长。伴随四大提氦工程的陆续投产，全球氦气市场开始呈供应宽松态势。中国氦气资源对外依存度非常高，随着中国提氦工程的陆续投产，自产氦气量将不断增长，但远低于需求量，对外依存度仍将处于较高水平。在多方因素的影响之下，包括中美之间贸易摩擦，新冠疫情、俄乌战争，全球已有经济危机迹象，各国加大贸易壁垒。我国总体对氦气资源紧缺是常态，只是做到一定程度的缓解。

乌克兰引发的另一场危机   半导体通常被描述为现代电子产品的大脑。例如，在现代汽车中，可能有超过 3,000 个芯片支持远程信息处理、信息娱乐和其他功能。同样，家用电器，如冰箱、微波炉和洗衣机，也越来越多地依赖芯片来为其“智能”功能提供动力。   在全球芯片短缺的情况下，许多行业因缺乏所需的芯片供应而受到影响，与半导体供应链相关的问题已成为首要问题。芯片短缺的原因有很多。主要提到的原因是 COVID-19 大流行，这导致对笔记本电脑和其他设备的需求突然增加，以促进向在家工作的转变。然而，即使在大流行之前，物联网就已经出现了趋势，并且电动汽车的采用率越来越高，从而推高了对半导体的需求。与此同时，随着需求的持续上升，供应链问题，如德克萨斯州的冬季风暴导致电网瘫痪，以及日本一家芯片工厂的火灾已经中断了供应。   乌克兰的战争使供应问题进一步复杂化，虽然乌克兰以农业国和能源中转枢纽而闻名，但它作为主要制造中心的作用却没有受到人们的重视。回到 1970 年代和 1980 年代的前冷战经济体，前苏联的大部分制造能力和高科技开发都位于乌克兰。今天，乌克兰在成品和中间制造方面在全球制造业供应链中发挥着重要作用，为德国汽车制造商和西欧其他关键行业提供零部件。   俄罗斯与乌克兰的战争给世界上已经遭受重创的供应链带来了新的麻烦。这场战斗已经关闭了依赖乌克兰制造零部件的德国汽车工厂，并打击了远至日本的钢铁行业的供应。它切断了自大流行开始影响海上贸易以来变得至关重要的空中航线和陆地航线。   经济学家和商界领袖担心，这将打击依赖俄罗斯零部件和鲜为人知的商品的供应链，例如氖气和钯，这是制造半导体的重要原料。在大流行封锁和持续的生产瓶颈放松后，汽车制造等行业已经因需求激增而中断。   全球供应链的强大取决于其最薄弱的环节。尤其适用于半导体供应链，大多数高度先进的半导体来自中国台湾、韩国或美国。半导体供应链的任何中断都会对世界上的每条供应链产生不利影响。   美国威胁要切断对俄罗斯的半导体和精密机械出口。这种轻率的禁运忽略了供应链的其余部分。半导体实际上是如何制造的？关键工艺之一涉及在硅晶片上蚀刻微小电路。这个蚀刻过程是用精密激光完成的。激光器由经过处理的氖气供电。世界上 90% 的氖气出口来自俄罗斯和乌克兰。超过 65% 的氖气由位于乌克兰敖德萨的一家公司加工。简而言之，如果美国和欧盟禁止向俄罗斯出口半导体，俄罗斯将禁止从敖德萨运送加工过的氖气。一旦现有库存用完，这种天然气禁运可能会削弱半导体生产，这将使耐用消费品、汽车、电子产品和许多其他产品的生产陷入停顿。如果美国切断对俄罗斯的半导体，一旦俄罗斯通过关闭氖气供应进行报复，全球经济的大部分可能会关闭   为了缩短这些交货时间，需要更多的供应。然而，建造一个新的半导体制造设施（或晶圆厂）需要花费数十亿美元。多年来的趋势是将制造转移到劳动力成本较低的地点，主要是在亚洲。这导致了一个公司高度专业化的行业——所谓的“无晶圆厂”公司专门从事芯片设计，并将其制造承包给专门从事技术复杂制造工艺的第三方代工厂，而其他公司则专门从事芯片设计。组装和测试步骤。这一切都导致了一个复杂的全球生态系统，其中包含许多故障点。   中国台湾占全球芯片制造能力的近三分之二，台积电占据了全球半导体制造市场 54% 的份额韩国三星以18%的市场份额位居第二。由于美国国会最近通过了 CHIPS 法案，为建设制造设施提供了520亿美元的激励措施和25%的税收抵免，这些新设施的建设和开始运营仍需要时间。此外，尽管一些迹象表明全球芯片短缺开始缓解，但全球供应链仍存在许多问题，包括持续的通货膨胀、集装箱港口长期积压，以及由于新冠病毒政策导致的货物中断。归根结底，芯片供应链对于全球经济的运转至关重要。采用良好的供应链风险管理实践有助于减少中断的影响并增强消费者的安全。

在过去的五年里，韩国对中国半导体主要原材料的依赖性飙升。   根据贸易、工业和能源部9月发布的数据。2018年至2022年7月，韩国从中国进口的硅片、氟化氢、氖、氪和氙气激增。韩国五种半导体原材料的进口总额在2018年为18.1075亿美元，2019年为18.85亿美元，2020年为16.91.91亿美元，2021年为19.4479亿美元，2022年1月至7月为15.5117亿美元。   同期，韩国从中国进口的五件商品从2018年的1.3981亿美元增加到2019年的1.6739亿美元和2021年的1.8579亿美元。今年，他们在1月至7月期间为3.797亿美元，比2018年的总额增长了170%。2018年，中国在韩国这五项进口中的份额为7.7%，2019年为8.9%，2020年为8.3%，2021年为9.5%，从2022年1月和7月为24.4%。这一比例在五年内几乎增加了两倍。   就硅片而言，中国的份额从2018年的3%上升到2019年的6%，然后是2020年的5%和去年的6%，但从今年1月到7月飙升至10%。在日本限制向韩国出口氟化氢后，中国在韩国氟化氢进口总额中的份额从2018年的52%和2019年的51%上升到2020年的75%。2021年上升到70%，今年1月至7月上升到78%。   韩国越来越依赖中国稀有气体，如氖、氪和氙气。2018年，韩国从中国进口的氖气仅为147万美元，但在2022年1月至7月的五年内飙升了约100倍，达到1.4248亿美元。2018年，从中国进口的氖气仅占18%，但2022年占84%。   氪从中国的进口在五年内飙升约300倍，从2018年的6万美元飙升至2022年1月至7月期间的2039万美元。中国在韩国氪进口总额中的比例也从13%增加到31%。韩国从中国进口的氙气也增长了约30倍，从180万美元增加到513万美元，中国的份额从5%攀升至37%。   氖气市场走向   从地域上看，由于其用于制造半导体和消费电子产品，氖气行业正在经历快速增长，尤其是在亚太地区。在北美和欧洲，其在汽车、运输、航空航天和飞机行业的应用正在推动其消费。日本市场对制造半导体的需求正在急剧上升。然而，随着航天机构在这一领域的探索活动的增长，预计氖气的需求将会增加。在亚太地区，多个大型制氧项目已投入运营，预计将持续发展，尤其是在中国。此外，全球一半以上的氖原油供应集中在俄罗斯和乌克兰。由于增强的冷却能力，半导体，用于超灵敏红外成像和检测设备、医疗保健行业等的冷却剂，氖气已广泛用于各种应用，例如低温冷却剂。氖被用作低温制冷剂，因为氖在非常冷的温度下冷凝成液体。氖通常是可以接受的，因为它是非反应性的并且不与其他材料混合。在氖气行业，技术发布、收购和研发活动是参与者采取的主要策略。氖通常是可以接受的，因为它是非反应性的并且不与其他材料混合。在氖气行业，技术发布、收购和研发活动是参与者采取的主要策略。氖通常是可以接受的，因为它是非反应性的并且不与其他材料混合。在氖气行业，技术发布、收购和研发活动是参与者采取的主要策略。

美国能源部SLAC国家加速器实验室的超导粒子加速器只需一个半小时就能制造出比外太空更冷的温度。SLAC 低温团队主任 Eric Fauve 表示： “现在你点击一个按钮，机器就会从 4.5 开尔文降至 2 开尔文。”   虽然这个过程现在是完全自动化的，但是让这个称为LCLS-II的加速器达到 2 开尔文或负 456 华氏度，需要六年的时间来设计、建造、安装和启动一个复杂的系统。   最初的 LCLS 或直线加速器相干光源加速电子，最终产生用于原子和分子探测实验的 X 射线。LCLS-II 将与 LCLS 同时工作。然而，与在室温下使用铜部件加速电子的 LCLS 不同，LCLS-II 升级版采用了超导低温模块。这些低温模块更有效地为电子提供能量，这将有助于产生更强大的 X 射线脉冲，从而扩大跨领域的实验可能性。   虽然LCLS 可以在室温下运行，但LCLS-II 必须冷却到 2 开尔文，仅比绝对零高 4 华氏度，才能成为超导。 这意味着 SLAC 需要一个团队来专注于冷的东西。   在 LCLS-II 冷却之前，SLAC没有专门从事低温研究的小组。LCLS-II 低温团队现在由 20 名操作员和工程师组成，于 2016 年在 SLAC 成立，旨在建造冷却加速器的设施：低温工厂。 LCLS-II 的首席低温工艺工程师 Viswanath Ravindranath 表示：“这是一个很复杂的系统，有许多协同工作的子系统。”   SLAC与美国能源部费米国家加速器实验室和杰斐逊国家加速器设施的工程师以及领先的低温公司密切合作，为低温装置设计和采购材料。这种合作使 LCLS-II 项目能够从 DOE 实验室和其他地方的最佳低温资源中受益。   低温装置充满氦气，氦气冷却后泵入LCLS-II。当所有其他元素冻结在 4 开尔文以下时，氦可以保持流体状态，而在2开尔文时，氦变成超流体，这意味着它在没有粘性的情况下流动。这一事实，以及超流氦比任何其他已知物质都具有更好的导热能力，使其成为冷却超导加速器的完美制冷剂。   在冷却开始之前，堆满储罐的拖车将环境温度（约 300 开尔文）的气态氦输送到低温装置的室外储罐。低温装置总共需要四吨的氦气。   但这种氦到达时并不纯。任何杂质最终都会冻结并堵塞系统，因此首先净化器必须捕获任何水分或不需要的气体，例如氮气，以达到 99.999% 的氦气。   净化后，压缩机提高氦气的压力。气体的压力和温度是耦合的：随着压力降低，温度也会降低。因此，虽然稍后会有所帮助，但这会顺便将氦的温度提高到 370 开尔文。压缩后，五个装有冷却水的大型塔用于将氦的温度降低到300开尔文。然后气体进入低温装置的4K冷箱，这是一个巨大的、超级复杂的氦制冷机。   在冷箱中，运行77开尔文的液氮在热交换器中将氦气从300开尔文降至80开尔文。在该装置中，温度较高的氦气和较冷的液氮沿相反的方向传播，同时被薄金属板隔开，通过金属板将热量从氦气传递到氮气。 然后氦气通过一组四个涡轮膨胀机。现在，最初的气体压缩步骤得到了回报：涡轮膨胀机将高压气体膨胀，将其压力降低到足以将氦气带到5.5开尔文。   然而，氦在离开冷箱之前还有更多的膨胀要做。它穿过另一侧压力较低的阀门。这种较低的压力会导致气体膨胀，从而降低其压力并将其温度降至 4.5 开尔文（因此称为 4K 冷箱），在那里它变成了液体。 然后，这种液氦通过管道输送到加速器的低温模块，在那里它将机器冷却到 4.5 开尔文。 4K冷箱启动并运行后，Cryogenic 团队花了一周时间将 LCLS-II 从室温冷却到 2022 年 3 月 28 日首次达到4.5开尔文。   但这还不够冷   为了达到2开尔文，4.5开尔文的氦气通过加速器低温模块中的阀门再次（最终）膨胀。同样，阀门另一侧的较低压力会导致氦气的压力下降。这会将氦气冷却到2开尔文的目标温度。 “当它通过那个阀门时会发生奇迹，但这只是因为我们有一系列冷压缩机，可以将低温模块中的压力保持在非常低的压力，”Fauve 说。这组5台压缩机位于阀门之后，在阀门的任一侧产生关键压差。   在开启和配置这个冷却系统几个月后，LCLS-II 终于在4月15日达到了2开尔文。当电子束开启并被低温模块加速时，2 开尔文氦将从加速器吸收热量，沸腾，然后变成气体。该气体被注入回 4K 冷箱中，以帮助冷却较热的氦气。   “我们不想浪费冷却能力，所以我们尝试尽可能多地回收它，”Ravindranath 说。该系统回收了昂贵的氦气，但对长期运行至关重要。   Cryogenic 团队实际上建造了两台低温装置，它们共用一座建筑物，但 LCLS-II 只使用了一台。第二个低温装置将支持对 LCLS-II 的计划升级。当两台低温装置都启动时，它们将使用大约 10 兆瓦的电力。   美国只有其他四个低温装置将这么多的氦冷却到 2 开尔文。托马斯杰斐逊国家加速器设施和费米国家加速器实验室都拥有类似规模的低温装置，支持 SLAC 的设备设计和采购。SLAC 还与橡树岭国家实验室、布鲁克海文国家实验室和 CERN 合作。  

蓝星准备流动测试Serenity氦气勘探井   Blue Star Helium Ltd - Blue Star Helium 的目标是提供高科技的北美氦气 健康、高科技和太空探索领域对氦的需求不断增加   Blue Star 及其合作伙伴正准备在与进一步的天然气层相交后，在Serenity远景区对他们的 Sammons 315310C氦气勘探井进行流动测试。这口井在里昂上层已经有一个83 英尺（25.3 米）的优质气柱，在里昂下层没有遇到水的情况下与另外 15 英尺的天然气层相交。   有一点是，最初的流量测试从15英尺的钻探中以每天约 115,000 立方英尺的速度生产天然气，而来自偏置井的数据表明，除了钻入的 15 英尺外，可能还有多达 40 英尺的下里昂沙子。与Blue Star Helium合作的运营商现在计划进行为期三天的流量测试，然后进行为期两天的关闭和压力调查。在测试期间，将收集气体样本进行成分分析。   该钻机现在正在前往Galactica/Pegasus勘探区的新勘探地点，以在JXSN#1氦发现井西北约 1.7 英里（2.7 公里）处开钻 JXSN#4 井。在 Serenity，运营商Vecta Oil & Gas (25%) 建议在 Sammons 315210C 的进一步活动将使用修井钻机进行。   关于公司   Blue Star Helium是一家独立的氦气勘探和生产公司，总部位于澳大利亚，在北美开展业务和勘探。该公司的战略是在北美寻找和开发低成本、高品位氦的新供应。   它是如何做的 2021 年 6 月 10 日 Blue Star Helium在美国科罗拉多州拉斯阿尼马斯县大幅增加了其土地持有量和潜在的氦资源。这一增长是在最近的联邦租赁完成之后，正式授予蓝星在氦气球道内增加近 33,000 英亩的净面积。   2022 年 9 月 12 日 Blue Star Helium在科罗拉多州拉斯阿尼马斯县的氦气井许可方面取得了进展，Galactica/Pegasus 的四个开发井位置将于本周接受批准听证会。科罗拉多州石油和天然气保护委员会 (COGCC) 已告知，计划中的四口氦气开发井（09、16、35 和 36 号）的 2A 表格石油和天然气开发计划 (OGDP) 批准听证会日期定为9月14日。   2022 年 9 月 15 日 Blue Star Helium在科罗拉多州拉斯阿尼马斯县的 Galactica/Pegasus 的四个氦气开发井位置获得了两项油气开发计划 (OGDP) 的批准。在丹佛过夜的听证会上，科罗拉多石油和天然气保护委员会 (COGCC) 批准了 BNL 的 9 号和 16 号州以及 35 号和 36 号开发井的两个井位。   2022 年 9 月 19 日   Blue Star Helium在科罗拉多州拉斯阿尼马斯县的氦气钻井项目中获得了进一步令人鼓舞的结果，Sammons 315310C 井在初始流量测试中遇到了强劲的气体流速。油井运营商Vecta Oil & Gas Ltd 告知合作伙伴，在 1,308 英尺处钻入了里昂下层的沙子，并钻了 15 英尺的沙子。钻孔部分完全是充气的，在钻孔过程中没有遇到水。   Blue Star 的合资伙伴和 AMI 运营商 Vecta 正在 Serenity 远景区钻探这口井  

氦3为未来技术打开大门   前段时间嫦娥五号任务从月球表面返回了一种新矿物,科学家称这种矿物为嫦娥石。这种矿物这种晶体呈无色透明柱状，半径仅为 10 微米。它的化学成分包含氦 3，这是一种较重的氦同位素，自原始时代以来就天然存在于地壳中，但在各个时代缓慢地逃逸到外太空，现在在我们的星球上变得极为罕见。Helium-3 被认为是一种宝贵的核聚变能源，它还避免了将周围环境变成放射性的可怕副作用。在月球上，它被认为大量存在，被数十亿年的太阳风卷入风化层。此可能被证明是未来太空探索的金矿或者至少是各国争相开采的月球金形式。   如果人类要扩大其在宇宙中的地位，那么这种几乎无穷无尽的无碳能源将对其生存至关重要。这种水晶矿物极其微小，大约只有人类头发的十分之一大小。这种新矿物引起了月球地质学家的极大兴趣。它所含的氦 3 有可能改变世界。   自阿波罗计划以来，科学家们已经知道月球表面含有氦 3 沉积物。与使用氚和氘（氢的同位素）进行的聚变相比，氦3聚变的主要优势在于它不会产生放射性中子。它的主要缺点是用氦 3 实现受控聚变反应比使用更传统的燃料要困难得多。   据称，中国正准备启动其月球探测计划的下一阶段，该计划将在月球南极建立一个“研究基地”。计划的任务包括：   嫦娥六号，与嫦娥五号一样，将是一次样本返回任务，重点是月球南极。它可能会试图带回位于南极永久阴影陨石坑中的冰。 嫦娥七号，它将是一个轨道飞行器、着陆器、漫游者的组合，旨在在月球南极勘探水。该任务可能先于嫦娥六号。 嫦娥八号，据说旨在测试最终建造月球基地的技术。   中国或许与俄罗斯合作，仍计划在 2030 年代的某个时候载人登月。 与此同时，美国宇航局两次推迟的阿尔忒弥斯一号任务有了新的发射日期。 如果一切顺利，火箭将于 9 月 27 日升空，10 月 2 日作为备用发射日期。每当它发射时，该任务将派出一艘满载仪器和其他货物的猎户座宇宙飞船，在环绕月球的长途航行中，然后降落在加利福尼亚海岸附近的太平洋中。 两项机器人太空任务，一项由 Intuitive Machines执行， 另一项由 Astrobotic 执行，仍计划在今年年底或明年年初发射。如果成功，他们将在月球表面着陆探测器，证明商业月球有效载荷系统 (CLPS) 计划的有效性，该计划将私营公司与美国宇航局合作，认真开始月球探索。更多的CLPS任务将在接下来的几年中进行。   美国宇航局仍计划在 2024 年派遣阿尔忒弥斯 2 号和四名宇航员（其中一名来自加拿大）绕月飞行。明年（或者可能是次年），阿尔忒弥斯 3 号将自1972年阿波罗17号任务。 重返月球的原因有很多：科学、 商业和可以转化为软政治力量。然而，中国的氦3回归表明月球可能成为21世纪中后期的波斯湾。清洁而丰富的聚变能源将以几乎无法评估的方式改变世界。 当然，使氦3聚变技术发挥作用的问题仍然存在。由于所涉及的技术障碍，氦三聚变可能在本世纪中叶之前不会成为现实。然而，能源政策的一些变化可能会加速氦 3 聚变的出现。如果人类要扩大其在宇宙中的地位，那么这种几乎无穷无尽的无碳能源将对其生存至关重要。

SLAC 的研究人员使用纯化的液态氙寻找神秘的暗物质粒子   在位于南达科他州一个废弃金矿的地下 1 英里处，有一个巨大的圆筒，里面装有 10 吨纯化的液态氙，全世界 250 多名科学家密切关注。氙气罐是 LUX-ZEPLIN ( LZ ) 实验的核心，该实验旨在探测暗物质——构成宇宙中 85% 物质的神秘无形物质。   教授丹·阿克里布 (Dan Akerib) 说：“人们寻找暗物质已经 30 多年了，但目前还没有人有令人信服的发现。” 但在全球科学家、工程师和研究人员的帮助下，Akerib 和他的同事们使 LZ 实验成为地球上最灵敏的粒子探测器之一。   为了达到这一点，SLAC 研究人员利用他们在处理液态惰性物质（惰性气体的液态形式，如氙气）方面的专业知识，包括推进用于纯化液态惰性物质本身的技术以及用于检测这些液体中稀有暗物质相互作用的系统。而且Akerib 说，研究人员所学到的知识不仅有助于寻找暗物质，而且有助于寻找稀有粒子物理过程的其他实验。   “这些确实是大自然的奥秘，同时理解非常大和非常小的这种融合非常令人兴奋，”Akerib 说。“我们有可能学到一些关于自然的全新事物。”     寻找地下深处的暗物质   目前暗物质的主要候选者是弱相互作用的大质量粒子或 WIMP。然而，正如首字母缩略词所暗示的那样，WIMP 几乎不与普通物质相互作用，因此很难被发现，尽管理论上它们中的许多人一直在我们身边经过。   为了应对这一挑战，LZ 实验首先在前 Homestake 金矿的地下深处进行，该金矿现在是南达科他州铅市的桑福德地下研究设施 (SURF)。在那里，该实验得到了很好的保护，免受地球表面持续不断的宇宙射线轰击——这是一种背景噪声源，可能使我们很难挑选出难以发现的暗物质。   即便如此，寻找暗物质也需要灵敏的探测器。出于这个原因，科学家们寻找惰性气体，众所周知，惰性气体也不愿与任何东西发生反应。这意味着当暗物质粒子或 WIMP 与惰性气体原子相互作用时可能发生的事情几乎没有选择，因此科学家错过已经很难发现的相互作用的可能性较低。   事实证明，“氙气对于探测暗物质来说是一种特别好的稀有气体，”Akerib 说。Akerib 解释说，暗物质与原子核的相互作用最为强烈，并且随着原子质量的增加，这种相互作用变得更加强烈。例如，氙原子的重量是氩原子的三倍多一点，但预计它们与暗物质的相互作用会强十倍以上。   另一个好处：“一旦你从液态氙中净化了其他污染物，它本身就会非常安静，”Akerib 说。换句话说，氙的自然放射性衰变不太可能妨碍检测 WIMP 和氙原子之间的相互作用。   氙气   Akerib 说，诀窍在于获得纯氙，没有它，惰性气体的所有好处都没有实际意义。然而，纯化的惰性气体并不容易获得——它们不与任何物质相互作用这一事实也意味着它们通常很难相互分离。而且，“不幸的是，您不能只购买现成的净化器来净化惰性气体，”Akerib 说。   因此，SLAC 的 Akerib 和他的同事必须想出一种方法来净化探测器所需的所有液态氙气。   氙气中最大的污染物是氪，它是第二轻的惰性气体。为了防止氪成为粒子探测器的氪石，Akerib 和他的同事们花了几年时间完善了一种使用所谓的气相木炭色谱法的氙气净化技术。基本思想是当混合物通过某种介质时，根据它们的化学性质分离混合物中的成分。气相木炭色谱使用氦气作为混合物的载气，木炭作为分离介质。   “你可以把氦气想象成一股穿过木炭的稳定微风，”Akerib 解释说。“每个氙和氪原子都会花费一小部分时间粘在木炭上，而有些时间则不粘在上面。当原子处于未粘连状态时，氦风会将它们吹下柱子。” 稀有气体原子越小，粘性越小，这意味着氪比氙的粘性稍小，因此它会被不粘性的氦“微风”吹走，从而将氙与氪分离。研究人员随后可以捕获氪并将其丢弃，然后回收氙。   LZ 实验并不是 SLAC 参与的第一个尝试用氙气寻找新物理的实验。从 2011 年到 2018 年进行的浓缩氙天文台实验 (EXO-200) 分离出一种特定的氙同位素，以寻找一种称为无中微子双β衰变的过程。实验结果表明该过程非常罕见，但一项名为Next EXO (nEXO) 的新提议搜索将使用类似于 LZ 的检测器继续搜索。   一种不同类型的电网   不管探测器里装的是什么稀有液体，如果科学家们希望找到像暗物质这样的东西，一个复杂的探测系统都是至关重要的。用于 LZ 实验的液态氙灯塔的上方和下方是大型高压电网，可在探测器中产生电场。如果是暗物质，粒子与氙原子碰撞并击落一些电子，它会从原子中释放一些电子并单独产生一束光，可以被光电探测器检测到。穿过探测器的电场将自由电子向上驱动到圆柱体顶部的一层薄薄的气体中，在那里它们产生第二个光信号。“我们可以将第二个信号与原始信号一起使用，以了解有关位置、能量、粒子类型等的大量信息，”Linehan 说。   但这些不是普通的电网——它们承载着数万伏的电压，电压如此之高，以至于线栅上的任何微小的灰尘或碎屑都会引起自发反应，从而将电子从电线本身中剥离出来，Linehan 说。“这些电子可以产生看起来就像来自氙气的电子一样的信号，”从而掩盖了他们试图检测的信号。 

稀有气体市场规模份额趋势增长需求和竞争分析洞察      市场概况：   稀有气体是包含氖、氦、氩、氪、氡和氙是六种自然不常见的气体。气体无色、无味、反应性低/无、易燃、无味、无臭、易挥发，应用范围广泛，与普通气体相比具有竞争优势。激光技术、窗户绝缘、节能制造、半导体和电子产品等专业市场的稀有气体使用可能会推动市场增长。   市场规模增长率：   根据研究报告，在 2022-2029 年的预测期内以 6.0% 的复合年增长率增长。稀有气体市场包括各种应用，例如填充气体、负载锁冷却、载气、硅锭生产、等离子、溅射和低温清洗。稀有气体的独特特性是产生明亮的光，可以是激光（氦/氖激光）或光源（氙）的形式。一个多世纪以来，稀有气体排放一直集中在深入研究。另一方面，稀有气体中的低压放电从未用于一般照明。最容易激发的辐射光谱在 VUV 中，并且磷光体向可见光的转换效率低下。   市场驱动力：   稀有天然气市场是由各行各业对用节能替代品取代传统业务的高需求推动的。近37亿人每天产生超过2.5万亿字节的数据。稀有气体市场预计将大幅增长，到2025年达到每年160 泽字节，对存储设备的需求量很大。硬盘驱动器中的空气已被氦气取代。氦气的使用减少了阻力，从而将旋转盘片所需的能量减少了20%。亚马逊、谷歌和 Facebook 等公司需要大量数据来构建大型数据中心，从而激增了对由氦驱动的zettabytes领域的需求。   此外，氪等气体的使用在照明行业中变得越来越普遍。现在，汽车行业销售使用氪气的车头灯。稀有气体也被用作卤素灯、节能灯泡和发光广告牌中的气体放电管的填充物。医疗保健行业也严重依赖稀有气体。预计医药级稀有气体将在很大程度上符合药典标准。由于制药和医疗保健行业非常关注患者安全，因此对高纯度稀有气体的需求量很大。   市场限制：   预计稀有气体储运成本高企将抑制稀有气体市场扩张。与特殊制剂的必要性相关的高昂运输和储存成本影响了稀有气体市场。限制市场扩张的另一个重要问题是处理稀有气体的高成本。   市场机会   快速增长的医疗保健行业为稀有气体市场提供了巨大的机会。氦气用于 MRI，因为它以 4.2K 的液态沸腾，这是 MRI 磁体中超导磁体线圈的理想温度。然而，其他稀有气体最近也被用于识别 MRI 技术的新领域。英国研究人员通过一种扫描方法将 MRI 成像提升到了一个新的水平，该方法可以提供肺部疾病和肺组织的高分辨率图像。该成像技术利用经过特殊处理的氪气，可以吸入并用作造影剂，以在 MRI 扫描中显示新的肺部区域。   与其他超极化惰性气体不同，氪无需 MRI 扫描仪即可提供肺部诊断。氙气 MRI 能够提供肺部形状和功能的详细、定量图像。已经开发出超极化气体来增强 MRI 信号，从而在扫描中看到肺功能和局部通气。氙气 MRI 可以潜在地允许以当前肺部成像和诊断技术无法实现的方式调查肺功能。   新冠疫情影响分析   这场流行病爆发了两年多，几乎对存在的各个方面都造成了冲击。新冠传染性病毒粒子在各种表面（例如金属、塑料和纸板）上存在数小时。它提出了一个可以通过设计新的灭活方法来打破的感染传播周期。一种高效的冷大气等离子体已与氩气原料气一起使用，以灭活各种表面上的 SARS-CoV-2，包括塑料、纸板、篮球复合皮革、足球皮革、金属和棒球皮革。   结果揭示了 CAP 作为一种有效和安全的手段来防止病毒在经常与人类接触的表面上传播和感染的巨大潜力。这是预防和治疗 COVID-19 的一个重要里程碑，为工程、科学和医学界提供了新的机会。全球氦气市场在多个方面受到 COVID-19 的影响。最显着的影响是需求减少。   市场挑战：   市场面临的一个主要挑战是俄罗斯和乌克兰之间持续不断的冲突。各个国家都依赖乌克兰提供稀有气体。由于西方因乌克兰-俄罗斯地缘政治危机而对俄罗斯实施的制裁可能危及该国半导体、电池和汽车等主要出口产品的供应链，韩国公司一直在密切关注局势。由于韩国从乌克兰进口了23%的氖、30.7%的氪和17.8%的氙，危机可能会推高它们的价格并导致它们的供应链出现困难。此外，在俄罗斯入侵乌克兰引发了对供应链中断可能加剧芯片短缺的担忧之后，韩国和台湾的顶级芯片制造商正在审查他们的关键工业气体库存。   行业动态：   2022年2月，Electronic Fluorocarbons, LLC 发布了有关乌克兰紧张局势的新闻稿。乌克兰是世界上最大的稀有气体供应国之一。该公司详细说明，它有足够的储备来满足 2022 年的需求，并正在采取额外措施来确保其供应链的稳定性。   2021年10月，岩谷株式会社泰国子公司宣布在泰国Samut Sakhon省建设曼谷氦气中心。它将扩大工业气体生产能力，主要是氦气，并将加强公司在东南亚地区的产品。   市场细分：   根据研究分析，全球稀有气体市场按最终用户细分为电子、医疗保健、汽车、航空航天和制造业。   电子：从一开始，稀有气体就被用于电子设备制造，从而实现重要的操作和更复杂的设计和产品。制造商和气体供应商与行业一起发展，扩大产量，开发新材料并达到非凡的纯度和质量控制水平。   医疗保健：在医疗保健领域，氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气等稀有气体有很多应用。氦气和氙气是在麻醉和相关专业中应用最多的气体。氦气用于医疗行业中一些最关键的程序。此外，氦气由于其独特的化学和物理性质，包括低密度、低溶解度和高导热性，具有广泛的用途。   汽车：近几十年来，稀有气体在汽车领域的使用急剧扩大。氙气用于汽车大灯，而氩气用于指示灯。此外，激光用于切割金属板，用于使用特定气体组合的车门和汽车车身。氙气大灯在汽车中的使用不断增加，再加上要求使用节能灯泡的立法，推动了对这种气体的更大需求。汽车行业转向氙气灯的动机不仅仅是亮度。能源和燃料使用的减少也很诱人。   航空航天：氩气和氙气等惰性气体用于航空航天业的飞机操作、维护和维修。氙气是飞机中最常用的稀有气体，具有电离势强、密度高、热容量低等特点。离子发动机是一种新的推进太空火箭和卫星的方法。在这种离子推力推进中，使用了高度纯化的氙气。离子束是通过电离氙并用电场或磁场加速离子而产生的。此外，氙气的大分子量提高了电子推进器的脉冲性能，使其具有高推重比。   制造：稀有气体用于各种制造过程，包括制造灯泡、金属、窗户、聚合物和其他购买的原材料。稀有气体在照明行业生产包含氩气、氖气、氪气和氙气的灯泡时至关重要。这些气体还弥合了双层玻璃窗之间的差距，确保我们的现代结构具有良好的隔热性和节能性。许多制造过程，例如金属热处理中的氢和氮混合物，都依赖它们来产生硬度和其他物理质量。   地理分类：   全球稀有气体市场分为北美、南美、欧洲、亚太和中东非洲等区域。   全球稀有气体市场：   由于政府持续采取节能措施，北美现在拥有全球最大的稀有气体市场份额。短期内，预计主导地位将持续。激光技术、窗户绝缘、节能制造、半导体和电子产品等专业市场应用的增加可能会推动对稀有气体不断增长的需求。此外，稀有气体具有无臭、无味、易燃等特点。稀有气体还允许针对特定应用进行更改，使其比传统气体具有竞争优势。因此，对稀有气体的需求一直在上升。   美国稀有气体市场：美国在2021年主导了该地区的稀有气体市场。例如，美国能源部功能纳米材料中心和核科学技术部的一项提案被选为2020年技术商业化基金项目，初创公司Forge Nano 作为合作伙伴。它旨在开发捕获氙和氪的纳米笼，以改善核能发电和废物处理。   加拿大稀有天然气市场：市场随着合作和扩张而发展，以满足不断增长的行业需求。林德集团增加了半导体行业所需稀有气体的供应，尤其是氙气，以应对对蚀刻 3D 半导体架构不断增长的需求。   墨西哥稀有气体市场：医疗、军事和航空航天应用对氦和氖等稀有气体的需求不断增长，预计将推动市场扩张。与电子、汽车和建筑行业相关的行业数量不断增加也可能与增长有关。

AVANTI HELIUM就全球氦市场的现状提供重要评论   Avanti Helium首席执行官Chris Bakker表示：“氦气市场在整个 2022 年一直强劲，基本面仍然表明氦气需求继续严重超过供应。由于俄罗斯的出口限制和较高的天然气价格导致其他供应商停止从其气流中提炼氦气，因此根据与贸易商和分析师的对话，2022年氦气现货价格已大幅上涨至2,000美元至 5,000 美元/Mcf 之间，据报道部分销售额高达 6,000 美元/Mcf。Avanti预计氦气价格将在更长时间内保持高位，并专注于尽快将 WNG 氦气池投入生产。”   Bakker先生总结道：“随着世界经济过渡到可能非常不同的全球供应链结构，Avanti Helium认为北美的需求增长将继续推动价格上涨。例如，2022 年 CHIPS 和科学法案的通过已经鼓励半导体制造业已经强劲“回流”，这是氦气的关键用途。”   关于 Avanti Helium   Avanti Helium 专注于加拿大西部和美国的氦气勘探、开发和生产。Avanti 的专业油气勘探和生产团队正在积极瞄准未开发的潜在氦气储量，以帮助满足全球对先进技术、医疗和太空探索行业至关重要的不可替代和稀缺元素日益增长的需求。   Avanti Helium2022年主要成绩：   在蒙大拿州的 Greater Knappen 成功钻探了多口井，WNG 11-22 显示出 1.1% 的氦气，预计氦气产量为 55 Mcf/d。对公开数据的回顾显示，加拿大第一和第二高产的氦气井的产量分别为 ~60Mcf/d 和 ~50.6Mcf/d 4。   在蒙大拿州和加拿大西部将公司的土地所有权扩大到超过 150,000 英亩的高度目标区域，用于氦气生产。在蒙大拿州和艾伯塔省的大克纳彭地区，还有 10 个高等级的额外结构和钻探目标。收到 McDaniel & Associates 对 WNG 11-22 井和矿池的初步或有资源估计。开始 WNG 11-22 氦生产设施的 Pre-FEED（前端工程设计）。   2022 年剩余时间的主要计划：   在 WNG 池中钻 WNG 10-21 Appraisal 井，以进一步划定并可能增加 WNG 氦池的规模。在蒙大拿州的 Greater Knappen 钻探额外的勘探井。WNG 11-22 氦气生产设施的完整 FEED（前端工程设计）。