Die Ausstattung der Physiklabore variiert je nach Forschungsschwerpunkt. Die Geräte in Physiklabors können von einfachen Waagen bis hin zu Lasern und speziellen Halbleiterinstrumenten reichen. Die Computeranalyse und damit die Computerausrüstung ist auch für die physikalische Forschung unverzichtbar geworden. Physik-Laborgeräte helfen bei der Bestimmung von Messungen, Kalibrierung, Variationen der physikalischen Eigenschaften und Präzision.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Moderne Physiklabore enthalten Geräte zur Bestimmung von Messungen, Kalibrierungen, Variationsanalysen und Genauigkeiten. Der Forschungsschwerpunkt des Labors bestimmt die erforderliche Apparatur. Die Instrumente reichen von einfachen Waagen und Thermometern bis hin zu fortschrittlichen Lasern und Halbleitergeräten.
Allgemeine Laborausstattung
Zur einfachsten Ausstattung eines Physiklabors gehören Abzugshauben, Schreibtische, Tische, Bänke sowie Gas-, Wasser- und Vakuumleitungen. Zur Sicherheitsausrüstung können Handschuhe, Schutzbrillen und Augenspülstationen gehören.
Analysator-Instrumente
Zahlreiche Instrumente führen Analysen an Proben in Physiklabors durch. Einige Beispiele umfassen Impedanzanalysatoren, Partikelanalysatoren, optische Mehrkanalanalysatoren, Halbleiterparameteranalysatoren, Spektrumanalysatoren, Kapazitäts-Spannungs-(CV)-Analysatoren und Röntgendiffraktometer zur Charakterisierung kristalliner Materialien und Identifizierung Phasen.
Atomphysik-Ausrüstung
Laboratorien für Atomphysik enthalten einzigartige Apparate. Diese können Sättigungsabsorptionsspektroskopie, optisches RF-Pumpen und gepulste NMR umfassen.
Computerausrüstung und Software
Physiklabore verlassen sich stark auf Computerausrüstung und Software für die Analyse von Daten. Für die Forschung in Astrophysik, Kosmologie und Astroteilchenphysik werden leistungsfähige Computer und Simulationen benötigt. Einige gängige Arten von Software, die in Laboren verwendet werden, sind:
- MATLAB
- Python
- IDL
- Mathematik
- Fidschi
- Ursprung
- LabView
Software zur quantitativen Bild- und Datenanalyse erweisen sich in Physiklabors als unschätzbar. Neben PCs sind 3D-Drucker, Arduinos und Raspberry Pis nützliche technologische Geräte.
Elektrische Ausrüstung
Eine Reihe von Geräten helfen bei elektrischen Arbeiten in Physiklaboratorien. Neben dem CV-Analysator sind weitere Instrumente Stelltransformatoren (Variacs), Lock-In-Verstärker und Piezoaktoren. Viele elektrische Geräte wie der Variac erfordern spezielle Gummihandschuhe, um den Benutzer vor gefährlicher Hochspannung zu schützen.
Heizelemente
Gelegentlich benötigen Physiklabore Wärmequellen für Experimente, insbesondere für thermodynamische Studien. Eine Kochplatte stellt das einfachste Heizelement dar. Auch Elektroöfen sind weit verbreitet. Außerdem können Gasöfen verwendet werden, um hohe Temperaturen zu erreichen. Vakuumöfen bieten die Möglichkeit, Reagenzien zu trocknen. Isolierte Schutzhandschuhe und -zangen bieten den notwendigen Schutz für diese Geräte.
Lasergerät
HeNe-Laser werden in Optikexperimenten verwendet. Diese erfordern eine Schutzbrille zum Schutz der Augen. Andere Lasergeräte in Physiklabors umfassen fasergekoppelte Laser, abstimmbare Diodenlaser, Etalons und optische Strahlsteuerungsvorrichtungen.
Materialbearbeitung und -prüfung
Rohe oder hergestellte Proben im Physiklabor verdienen verschiedene Werkzeuge zur Bearbeitung. Physiker verwenden manchmal Mörser und Stößel, um Proben zu mahlen. Andere Verarbeitungsgeräte umfassen Polierer, Mikronisierungsmühlen, Beschallungsgeräte, Ultrazentrifugen, nanomechanische Prüfinstrumente und andere Materialprüfgeräte. Bei der Herstellung von Pelletproben für Eigenschaftsmessungen können eine hydraulische Presse und ein Edelstahl-Matrizensatz verwendet werden.
Messgeräte
Physiklabore benötigen Geräte, um genaue Messungen zu gewährleisten. Auch Meterstäbe spielen eine Rolle. Weitere Messwerkzeuge sind Thermometer, Stromzähler, elektronische Waagen, Tastprofilometer, Ellipsometer und Magnetostriktionsmesssysteme. Für Messungen nach der Festkörpermethode wird eine Analysenwaage verwendet.
Mikroskopie- und Bildgebungsgeräte
Mikroskope übernehmen die Bildgebung in Physiklabors. Biophysik-Labors können Fluoreszenzmikroskope und Hellfeldmikroskope verwenden. Materialien können mit Rasterelektronenmikroskopen, Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopen, digitalen holographischen Mikroskopen und elektrisch durchstimmbaren Linsen untersucht werden.
Andere häufig verwendete Bildgebungsgeräte umfassen Digitalkameras und spezialisierte Hochgeschwindigkeits-CMOS-Kameras.
Photonik-Ausrüstung
In biophysikalischen Labors werden optische Pinzetten verwendet, um einzelne DNA-Moleküle zu manipulieren. Diese helfen auch bei der Messung bimolekularer Kräfte.
Plasmaausrüstung
Labore, die die Ionendynamik untersuchen, benötigen spezielle Geräte, die Langmuir- und Emissionssonden, Plasma Reiniger, Niedertemperatur-Plasma-Einschlussausrüstung, Welleneinleitungsgitter und Plasmaquellen-Ionenimplantation (PSII) Kammern. Die PSII-Kammer kann die Produktlebensdauer verlängern.
Halbleiterausrüstung
Halbleiterlabore verwenden einzigartige Systeme und Geräte. Dazu gehören transiente Spektroskopiesysteme auf tiefer Ebene, CLEO-Kegel für Siliziumdetektoren (die Kühlung für Detektorelektronik und Träger für Siliziumdetektoren), Mikrowellensondensysteme, Photodioden und optische Verstärker.
Dünnschichtausrüstung
Die Dünnschichtausrüstung in Physiklabors umfasst das Dual-Ionenstrahl-Sputtersystem, Filmetrics-Geräte und das Sekundärionen-Massenspektrometer (SIMS). Das SIMS analysiert Probenflecken auf Isotopenzusammensetzung mit einer Genauigkeit von bis zu 100 ppm.