Füüsikalaborites leiduvad seadmed varieeruvad sõltuvalt uurimistöö fookusest. Füüsikalaborite seadmed võivad ulatuda lihtsatest kaaludest laserite ja spetsiaalsete pooljuhtseadmeteni. Arvutusanalüüs ja seega arvutusvarustus on muutunud ka füüsika uurimisel hädavajalikuks. Füüsikalabori aparaadid aitavad määrata mõõtmisi, kalibreerimist, füüsikaliste omaduste variatsioone ja täpsust.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Kaasaegsed füüsikalaborid sisaldavad seadmeid, mida kasutatakse mõõtmiste, kalibreerimise, variatsioonide analüüsi ja täpsuse määramiseks. Labori uuringute fookus määrab vajaliku aparaadi. Instrumendid ulatuvad lihtsatest kaaludest ja termomeetritest kuni täiustatud laserite ja pooljuhtseadmeteni.
Üldised laboriseadmed
Kõige põhilisem füüsika laboriseade sisaldab tõmbekapte, kirjutuslaudu, laudu, pinke ning gaasi-, vee- ja vaakumtorustikke. Turvavarustuse hulka võivad kuuluda kindad, prillid ja silmapesujaamad.
Analüsaatori instrumendid
Füüsikalaborites proovide analüüsi teostavad paljud instrumendid. Mõned näited hõlmavad impedantsanalüsaatoreid, osakeste analüsaatoreid, optilisi mitmekanalilisi analüsaatoreid, pooljuhtparameetrite analüsaatoreid, spektraalanalüsaatorid, mahtuvuspinge (CV) analüsaatorid ja röntgendifraktomeetrid kristalliliste materjalide iseloomustamiseks ja identifitseerimiseks faasid.
Aatomifüüsika seadmed
Aatomifüüsikalaborid sisaldavad ainulaadseid aparaate. Need võivad hõlmata küllastuse neeldumise spektroskoopiat, RF optilist pumpamist ja impulss-TMR-i.
Arvutivarustus ja tarkvara
Füüsikalaborid toetuvad andmete analüüsimisel suuresti arvutiseadmetele ja tarkvarale. Astrofüüsika, kosmoloogia ja astropartiklite füüsika uurimiseks on vaja võimsat arvutust ja simulatsioone. Mõned laborites kasutatavad levinumad tarkvara tüübid on järgmised:
- MATLAB
- Python
- IDL
- Mathematica
- Fidži
- Päritolu
- LabView
Kvantitatiivne piltide ja andmete analüüsimise tarkvara osutub füüsikalaborites hindamatuks. Lisaks personaalarvutitele on kasulikud tehnoloogilised seadmed 3D-printerid, Arduinos ja Raspberry Pis.
Elektriseadmed
Füüsikalaborite elektritöödel on mitmeid aparaate. Lisaks CV-analüsaatorile sisaldavad muud instrumendid muutuvaid trafosid (variakasid), lukustatavaid võimendeid ja piesoelektrilisi ajame. Paljude elektriseadmete, näiteks variaki jaoks on vaja spetsiaalseid kummikindaid, et kaitsta kasutajat ohtliku kõrgepinge eest.
Kütteelemendid
Mõnikord vajavad füüsikalaborid katsetamiseks soojusallikaid, eriti termodünaamika uurimiseks. Kuum plaat tähistab kõige lihtsamat kütteelementi. Levinud on ka elektriahjud. Lisaks võib kõrgete temperatuuride saavutamiseks kasutada gaasiahjusid. Vaakumahjud võimaldavad reaktiive kuivatada. Isoleeritud kaitsekindad ja tangid pakuvad neile seadmetele vajalikku kaitset.
Laserseadmed
HeNe lasereid kasutatakse optika katsetes. Nende jaoks on silmade kaitsmiseks vaja kaitseprille. Teiste füüsikalaborite laseraparaatide hulka kuuluvad kiududega ühendatud laserid, häälestatavad dioodlaserid, etalonid ja optiliste kiirte juhtimisseadmed.
Materjalide töötlemine ja testimine
Füüsikalaboris töötlemata või valmistatud proovid väärivad töötlemiseks mitmesuguseid tööriistu. Füüsikud kasutavad proovide jahvatamiseks mõnikord uhmrit. Muud töötlemisriistad hõlmavad poleerimismasinaid, mikroniseerivaid veskeid, sonikaatoreid, ultracentrifuuge, nanomehaanilisi katsevahendeid ja muid materjalide testimise aparaate. Pelletiproovide valmistamiseks kinnisvara mõõtmiseks võib kasutada hüdraulilist pressi ja roostevabast terasest stantsikomplekti.
Mõõtevahendid
Füüsikalaborid vajavad täpsete mõõtmiste tagamiseks seadmeid. Isegi meetripulgad mängivad rolli. Täiendavate mõõtevahendite hulka kuuluvad termomeetrid, elektriarvestid, elektroonilised kaalud, pliiatsprofilomeetrid, ellipsomeetrid ja magnetostriktsiooni mõõtesüsteemid. Tahkefaasilise meetodi mõõtmiseks kasutatakse analüütilist tasakaalu.
Mikroskoopia ja pildistamise seadmed
Mikroskoobid tegelevad füüsikalaborite pildistamisega. Biofüüsika laborites võib kasutada fluorestsentsmikroskoope ja heleda välja mikroskoope. Materjale saab uurida skaneerivate elektronmikroskoopide, valguslehtede fluorestsentsmikroskoopide, digitaalsete holograafiliste mikroskoopide ja elektriliselt häälestatavate läätsedega.
Muud sageli kasutatavad pildiseadmed hõlmavad digitaalkaameraid ja spetsiaalseid kiireid CMOS-kaameraid.
Fotoonika seadmed
Biofüüsika laborites kasutatakse optilisi pintsette DNA üksikute molekulide manipuleerimiseks. Need aitavad mõõta ka bimolekulaarseid jõude.
Plasmaseadmed
Ioonidünaamikat uurivad laborid vajavad spetsiaalset seadet, mis võib sisaldada Langmuiri ja emisssiivseid sondi, plasmat puhastusvahendid, madalatemperatuurilised vereplasmaseadmed, laine stardivõrgud ja plasmaallika iooni implantatsioon (PSII) kambrid. PSII-kamber võib toote eluiga pikendada.
Pooljuhtseadmed
Pooljuhtlaborid kasutavad ainulaadseid süsteeme ja seadmeid. Nende hulka kuuluvad sügava taseme siirdespektroskoopiasüsteemid, ränidetektorite CLEO koonused (mis tagavad detektorielektroonika ja ränidetektorite tugi), mikrolainesondisüsteemid, fotodioodid ja optilised võimendid.
Õhukese kilega seadmed
Füüsikalaborite õhukese kilega seadmed hõlmavad kahe ioonkiirega pihustussüsteemi, filmeetriaseadmeid ja sekundaarse iooni massispektromeetrit (SIMS). SIMS analüüsib isotoopkoostise proovipunkte kuni 100 ppm täpsusega.
