同位素气体是具有相同化学特性但质量不同的气体，因为它们的原子核含有不同数量的中子。其中，同位素是指元素的原子核中，质子数不变而中子数不同的原子核，因此其是指同种元素的不同同位素组成的气体。
举例来说，氖气的同位素有三种，分别为氖-20、氖-21和氖-22。虽然它们的化学性质相同，但因为它们质量不同，它们的物理性质会有所差异。比如在同等压力和温度下，氖-20、氖-21和氖-22的密度分别为0.900g/L、0.920g/L和1.020g/L，可见它们的密度存在一定的差异。
同位素气体因为其具有稳定的放射性，被广泛应用于各种科学和工业领域。
1、被广泛用于放射性同位素研究中。借助研究技术，可以追踪同位素在大气、地球、生物和化学反应中的行为，从而了解它们在自然界中的分布、迁移和转化规律。如用氦气中的放射性同位素氚（T）作为示踪剂，可以测定海洋水圈的混合和扩散速度；用氡气检测空气中的辐射水平可以判断周围的环境是否安全等。
2、还可以应用于医学领域。例如，氧气和碳酸气体中的放射性同位素可以用于诊断血流速度，检测心肌和肺部功能；放射性氩气可以用于治疗肺功能缺陷和肺瘤等。
3、还被广泛应用于工业和环保领域。例如，用氦气判断金属和塑料制品的密封性、检测石油和天然气的流量等。另一方面，还可以用于控制放射性污染，如利用气体中的氯离子检测管道或储罐中的污染物浓度，确定地下水或饮用水是否受核污染等。
同位素气体在很多领域有着广泛的应用。其中，用于医学和生物学领域是最为常见的，如氦-3在核磁共振成像中的应用，氖-22在肺功能检查中的应用等等。此外，还被用于研究大气层物理化学性质、核反应、宇宙学等领域。
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