I tillegg til oksygen, nitrogen og hydrogen, inneholder luft spormengder av sjeldne gasser som neon, helium, krypton og xenon. Etter volumfraksjon utgjør neon omtrent 15×10⁻⁶ til 18×10⁻⁶, helium for 4,6×10⁻⁶ til 5,3×10⁻⁶, krypton for bare 1,08×10⁻⁶, og xenon for 10,0,0. Xenon er vanligvis kjent som "den gylne gass". På grunn av ekstremt lave konsentrasjoner og kompleksiteten i utvinningsprosessen, vurderes utvinningsenheter kun for oksygenanlegg med kapasitet større enn 10 000 m³/t.
Neon og helium har svært lave flytende temperaturer. Ved atmosfærisk trykk er kondenseringstemperaturen til neon 27,26 K, og den for helium er 4,21 K. Neon er svært inert, noe som gjør flytende neon til et veldig trygt kjølemiddel for kryogene laboratorier. Ved flytende heliumtemperaturer mister ledere sin elektriske motstand, slik at strømmen kan passere uten tap, noe som resulterer i "superledning", som kan brukes til å bygge superledende motorer. Derfor, med utviklingen av ultra-lavtemperaturteknologi, vil flytende helium spille en stadig viktigere rolle.
Helium er svært inert. Den brukes som en beskyttende gass ved smelting av spesielle sjeldne metaller som titan og zirkonium, samt halvledere som silisium og germanium. Helium er også nødvendig som beskyttelsesgass for sveising og skjæring av legeringer av høy-kvalitet med høye smeltepunkter og store tykkelser.
Helium har sterk diffusivitet og spesielt høy permeabilitet. Derfor, for trykkbeholdere og vakuumsystemer med ekstremt strenge krav, er helium den beste lekkasjedeteksjonsindikatoren. I tillegg er helium det optimale kjølemediet for ultra-lavtemperaturkjøleskap. Heliumvæskere og heliumkjøleskap kan oppnå temperaturer som nærmer seg absolutt null. Pumper som drives med flytende helium kan oppnå det høye vakuumet på 133,32×10⁻⁹ Pa som kreves i elektronikkindustrien, og det ultra-høyvakuumet på 133,32×10⁻¹⁰ til 133,32×10⁻¹² Pa som kreves for romforskning.
I atomfysikk brukes heliumkjernen som en alfapartikkel. I atomindustrien er helium mye brukt som en beskyttende gass. I atomreaktorer tjener helium ikke bare som en beskyttende gass, men også som kjølevæske. Fordi helium er kjemisk inert og ikke-korrosivt for forbrenningsutstyr, kan det øke reaktorens temperatur og effektivitet. Videre har helium i seg selv høy varmeledningsevne, noe som gir utmerket kjøleytelse.
I medisin kan en 1:4 blanding av oksygen og helium raskt trenge inn i lungene, og akselerere utvekslingen av oksygen og karbondioksid. Det kan brukes til å behandle astma, luftrør og strupehodesykdommer, samt trykkfallssyke.
Ved dykkeoperasjoner, hvis vanlig luft brukes, kan nitrogen oppløst i blodet forårsake narkose på dyp under 50 m, noe som utgjør en-livstruende risiko for dykkere. Derfor kan dykkere som arbeider på store dyp ikke bruke rent oksygen; i stedet brukes en oksygen-heliumblanding for å erstatte luft for å puste, noe som sikrer trygge operasjoner på dybder på opptil 200 m. Følgelig er heliumforbruket betydelig.
Siden helium er tryggere enn hydrogen, kan det brukes til å erstatte hydrogen for å fylle luftskip og værballonger. Helium kan også brukes som bæregass i kromatografi.
Med utviklingen av romteknologi, laserteknologi og infrarød deteksjonsteknologi har helium et bredt spekter av bruksområder.
Neon avgir en rød glød når den fylles i lyspærer og har lenge vært brukt til å fylle neonsignalenheter og ulike utladningsrør. Den er også mye brukt i laserteknologi og infrarød deteksjon.
Den latente fordampningsvarmen til neon er 40 ganger høyere enn for helium, noe som gjør den egnet som kjølemiddel for ultra-lave temperaturer, med en minimumstemperatur på -245,9 grader. Neon og helium kan også brukes til å måle den sanne tettheten og overflatearealet til porøse stoffer.
Krypton og xenon brukes hovedsakelig i elektriske lyskilder. Pærer fylt med krypton-, xenon- og argonblandinger er kompakte,-varige og svært effektive-vanligvis 4 til 5 ganger mer effektive enn glødelamper, med en levetid økt med 2 til 3 ganger. Blitslamper og stroboskoper bruker også krypton og xenon. Fordi utladningsintensiteten til xenonlamper overstiger den for sollys, har xenonlamper med lang-bue fylt med xenon, ofte kjent som «små soler», ekstremt sterk tåke{10}}gjennomtrengende evne. De kan brukes til belysning på flyplasser, jernbanestasjoner, brygger og andre steder, så vel som på slagmarker.
I tillegg har xenon en relativt stor molekylvekt og sterke anestetiske egenskaper, noe som gjør det til et ideelt bedøvelsesmiddel i medisin. Xenon har også egenskapen å være ugjennomtrengelig for røntgenstråler, og brukes som kontrastmiddel for cerebral røntgenfotografering, så vel som for røntgenskjerming.
