拉姆塞大学毕业后，在德国海德堡拜实验化学家本生为师学习分析化学。一年后，由本生推荐到蒂宾根大学继续深造，在那里获得了博士学位。1880年，他被布里斯托尔学院聘为化学教授，两年后，担任了该院的院长。
此时，化学界面临着一个难题，那便是英国化学家瑞利发现由氨制得的氮总比由空气制得的氮轻1‰，反复研究不得其解。于是，他将这个发现刊登在《自然界》刊物上，寻求解答。
拉姆塞发表这篇文章后，开始研究大气中氮的成分。经过反复试验，空气体积的79/8都已被吸收，只余下1/80。这剩余的气体会不会是氮的一种变种呢？拉姆塞马上生出了这种想法，确定空气中还存在另一种不为人知的气体。这种气体含量极少，不易与其他物质发生作用，所以人们一直没有发现它。
这种新气体定名为“氩”，即“懒惰气体”。拉姆塞继续深入研究。一次他把沥青铀矿经无机酸处理之后，制得一种新气体。忽然，光谱上又出现了一种深黄色的明线，光辉灿烂。这使得他精神振奋，因为极有可能又是一种新的元素。经研究确定，这是另一个惰性气体——氦。
氦的发现给了拉姆塞很大的激励，他和其他化学家合作，相继又发现了氪、氖（新奇之意）和氙（陌生者之意）。
拉姆塞是世界上第一个拿到太阳元素的化学家。他拿了许多物质与氦发生反应，结果证明，氦和氩一样不会跟任何物质化合，也是惰性气体。
能不能在空气中找到氦呢？拉姆塞采取了把空气冷却成液体再逐渐蒸发的办法。他认为氧和氮会先蒸发，而氦则会蒸发得慢一些，于是他把放在杜瓦瓶内的液态空气敞开口让它蒸发，等到液态空气只剩下很少一些时，将这一液态空气蒸发的气体收集起来，再除去氧气和氮气。拉姆塞满以为可以通过光谱分析找到氦，但是没有氦的特有光谱线，这一次拉姆塞估计错了。实际上，氦比氧和氮蒸发得陕，它早就逃走了。但是拉姆塞还是有收获的，他意外地发现了另一种新元素“氪”。
吸取失败的教训，拉姆塞改变了实验的方法。这一次他证明了空气中确实有氦存在，此时他又发现了一种新的气体“氖”。
氖是在氪的基础上发现的，用减压法继续分馏残余的气体，收集了从氩气中挥发出的部分，这部分气体具有极壮丽的光谱，带着许多条红线，许多条淡绿线，还有几条紫线、黄线，非常明显。在高度真空里，甚至还能闪着磷光。这也启发了人们将它利用作为灯光照明，于是霓虹灯产生了。
人们对于城市街道上五颜六色、璀璨夺目的霓虹灯早已司空见惯，但是，很多人也许并不知道，如果没有英国人拉姆塞的科学发现，没有他发现了氖气，城市里美丽的夜色只能是天方夜谭。
拉姆塞是英国化学家，因发现氦、氖、氩、氙、氡等气态惰性元素，并确定了它们在元素周期表中的位置，而获得1904年诺贝尔化学奖。拉姆塞1852年出生于苏格兰的格拉斯哥市，父亲是个土木工程师，家庭生活还算比较宽裕。他的祖父曾经营着一家祖传的洗染店，拉姆塞从祖父那里了解到许多化学知识。拉姆塞兴趣广泛，但是少年拉姆塞最希望成为一个足球明星。
在一次足球比赛中，勇猛的拉姆塞摔倒了，他被抬出场外送进了医院，从此断送了他的球星梦。他伤了腿，需要静养，躺在床上无事可做。恰巧身边有一本英国化学教授格雷厄姆写的化学常识书。开始拉姆塞不过是随便翻翻解闷消遣。谁知一读起来就被书中的内容所吸引，爱不释手。特别是书中有关焰火的制作方法更是引起了拉姆塞的兴趣。
化学是一门实验性很强的学科。拉姆塞不懂得化学理论，但一些简单的实验他却手到擒来。拉姆塞购买了各种所需的化学药品和烧瓶、试管等，把自己的房间搞成了一个“小小化学实验室”。拉姆塞虽然迷恋化学实验，但对其他功课也没有放松，用了8年的.时间学完了别人要12年才能学完的中小学全部课程，并且成绩非常好，14岁那年，他被格拉斯哥大学破格录取了。1872年他以《甲苯和硝基苯甲酸》的论文获得博士学位，那一年他只有20岁。
1892年，英国物理学家瑞利在测量氮气的重量时，发现了一件怪事：从空气中得到的氮气每升重量1、2572克，而从氨气分解得到的氮气每升重量为1、2508克。比空气中的氮气密度轻了0、0064克，也就是6、4毫克，相当于一个跳蚤的重量。瑞利想不出为什么会有这样的结果，他找来了自己的朋友拉姆塞一起研究。
拉姆塞猜想，问题可能出在从空气中弄来的氮不是纯氮，里面混入了比氮重的杂质气体。怎样才能把这种杂质气体找出来呢？拉姆塞在上课的时候做过一个演示实验，让镁在空气中燃烧，结果镁不仅能与空气中的氧化合，还能和氮化合生成氮化镁。现在用这个方法可以除去空气中的氮了。他把已经除去水蒸气、二氧化碳和氧气的空气通过装有赤热镁屑的瓷管，使空气中的氮因生成氮化镁而分离出来，这样反复多次，管子里还留下的就是那种杂质气体了。经过测定，它比氮重，几乎是氮的1。5倍。这样，空气中得到的氮与氨分解得到的氮之间在重量上的差异就解决了。1894年8月13日，瑞利和拉姆塞在英国的科学城牛津向正在那里开会的自然科学家们宣布了他们的新发现：一个前所未知的新元素就在我们周围，和氧气、氮气一样是空气的组成部分；每立方米空气中大约有15克这种气体，在开会的大厅中就有几十公斤这种气体。
与会的科学家们听了之后，都目瞪口呆，“竟会有这种怪事，空气中还有没有被发现的新气体？”这种新气体几乎不与任何元素起化学反应，瑞利和拉姆塞给它起了个名字，叫“氩”，是希腊文“懒惰”的意思。
早在1868年8月18日，英国天文学家罗克耶尔和法国天文学家詹森用光镜分析太阳突出物（日冕）时，根据光谱线确定了一种人们从未发现的物质，他们认为这可能是一种特殊的天体物质，地球上没有这种物质，只在太阳上才有。于是罗克耶尔决定把这种新物质叫做太阳——氦。“氦”在希腊文里就是太阳的意思。
拉姆塞正在继续研究氩气的各种性质的时候，1895年2月1日早晨，他接到了化学家亨利·梅尔斯的一封信，信中告诉他：美国地质学家希莱布兰德曾经把钇铀矿放在硫酸中加热，结果冒出的气体既不能自燃，又不能助燃。当时认为这种气体是氮气，现在看来也有可能是氩气，说不定钇铀矿中含有铀和氩的化合物。
根据梅尔斯的提示，拉姆塞重复做了希莱布兰德的实验，收集到几立方厘米的气体。对气体进行光谱分析的时候，却出现了意想不到的事情：这种气体的光谱既不是氮，也不是氩。那它到底是一种什么物质呢？拉姆塞把他所知道的各种物质的光谱都重新回忆了一下，没有一种跟它相似。经过反复思索，他突然想起了詹森和罗克耶尔27年前发现的太阳上的氦，他核对一下光谱线大致一样，但拉姆塞没有仪器来精密地确定谱线在光谱里的位置。再说，太阳元素就这么容易找到了吗？他决定请英国当时最有名的光谱专家克鲁克斯帮忙。他只告诉克鲁克斯说他发现了一种新气体，建议把它叫做“氪”，请克鲁克斯确定一下新气体的谱线的位置。1895年3月23日早晨，拉姆塞收到了一份克鲁克斯发来的电报：“氪就是氦，请来看。克鲁克斯”
这样，27年前在太阳上发现的氦也在地球上找到了。当天，拉姆塞就通知法国科学院院长贝特罗：地球上发现了氦。拉姆塞是世界上第一个拿到太阳元素的化学家，他拿了许多物质与氦发生反应，结果证明，氦和氩一样不会跟任何物质化合，也是惰性气体。
此后，拉姆塞又发现了氖、氙和氡3种新气体。这样一来，惰性气体家庭氦、氖、氩、氙、氡、氪，除了氦是詹森和罗克耶尔通过分光镜从太阳上首先发现外，其余的都是拉姆塞发现的。不过氡是1910年发现的。那是拉姆塞获得诺贝尔化学奖8年以后的事情了。
氖具有极其壮丽的光谱，带着许多条红线，许多条淡绿线，还有几条紫线、黄线，非常明显。在高度的真空里，甚至还能闪着绚丽的磷光。这启发了人们将它作为灯光照明，霓虹灯于是诞生了。
1912年，60岁的拉姆塞退休了，但他仍然在自建的小型化学实验室内工作，直到1916年去世为止。化学是这位伟大科学家的终生伴侣。他曾讲过，“多看、多学、多试。如果有成果绝不炫耀。一个人如果怕费时、费事，则将一事无成。”
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