Fysiikan laboratorioista löytyvät laitteet vaihtelevat suhteessa tutkimuksen painopisteisiin. Fysiikan laboratorioiden laitteet voivat vaihdella yksinkertaisista vaa'oista lasereihin ja erikoistuneisiin puolijohdekojeisiin. Laskennallisesta analyysistä ja siten laskentalaitteista on tullut myös välttämätöntä fysiikan tutkimuksessa. Fysiikan laboratoriolaitteet auttavat mittausten, kalibroinnin, fyysisten ominaisuuksien vaihtelujen ja tarkkuuden määrittämisessä.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Nykyaikaiset fysiikan laboratoriot sisältävät laitteita, joita käytetään mittausten, kalibroinnin, vaihtelujen analysoinnin ja tarkkuuden määrittämiseen. Laboratorion tutkimuksen painopiste määrittää tarvittavan laitteen. Instrumentit vaihtelevat yksinkertaisista vaa'oista ja lämpömittareista edistyneisiin lasereihin ja puolijohdelaitteisiin.
Yleiset laboratoriolaitteet
Fysiikan alkeellisimpia laitteita ovat vetokaapit, pöydät, pöydät, penkit ja kaasu-, vesi- ja tyhjiöputket. Turvalaitteisiin voi kuulua käsineet, suojalasit ja silmähuuhteluasemat.
Analysaattorivälineet
Lukuisat instrumentit analysoivat näytteitä fysiikan laboratorioissa. Joitakin esimerkkejä ovat impedanssianalysaattorit, hiukkasanalysaattorit, optiset monikanavaiset analysaattorit, puolijohdeparametrien analysaattorit, spektrianalysaattorit, kapasitanssijännite (CV) -analysaattorit ja röntgendiffraktometrit kiteisten materiaalien karakterisoimiseksi ja tunnistamiseksi vaiheet.
Atomifysiikan laitteet
Atomifysiikan laboratoriot sisältävät ainutlaatuisia laitteita. Näitä voivat olla kyllästysabsorptiospektroskopia, RF-optinen pumppaus ja pulssi-NMR.
Laskentalaitteet ja -ohjelmistot
Fysiikan laboratoriot luottavat suuresti tietojenkäsittelylaitteisiin ja ohjelmistoihin tietojen analysoimiseksi. Astrofysiikan, kosmologian ja astropartikkelifysiikan tutkimuksessa tarvitaan voimakasta laskentaa ja simulaatioita. Joitakin yleisiä laboratorioissa käytettyjä ohjelmistotyyppejä ovat:
- MATLAB
- Python
- IDL
- Mathematica
- Fidži
- Alkuperä
- LabView
Kvantitatiivinen kuva- ja data-analyysiohjelmisto osoittautuu korvaamattomaksi fysiikan laboratorioissa. Henkilökohtaisten tietokoneiden lisäksi 3D-tulostimet, Arduinos ja Raspberry Pis ovat hyödyllisiä teknisiä laitteita.
Sähkölaitteet
Lukuisia apuvälineitä fysiikan laboratorioiden sähkötyössä. CV-analysaattorin lisäksi muita instrumentteja ovat vaihtelevat muuntajat (variakit), lukitut vahvistimet ja pietsosähköiset toimilaitteet. Monet sähkölaitteet, kuten variac, vaativat erityisiä kumikäsineitä käyttäjän suojaamiseksi vaarallisilta korkeajännitteiltä.
Lämmityselementit
Toisinaan fysiikan laboratoriot vaativat lämmönlähteitä kokeisiin, erityisesti termodynamiikan tutkimuksiin. Liesi on yksinkertaisin lämmityselementti. Myös sähköuunit ovat yleisiä. Lisäksi kaasu-uuneja voidaan käyttää korkeiden lämpötilojen saavuttamiseen. Tyhjiöuunit tarjoavat mahdollisuuden kuivata reagenssit. Eristetyt turvakäsineet ja pihdit tarjoavat tarvittavan suojan näille laitteille.
Laservälineet
HeNe-lasereita käytetään optiikkakokeissa. Nämä edellyttävät suojalaseja silmien suojaamiseksi. Muita fysiikan laboratorioiden laserlaitteita ovat kuitukytketyt laserit, viritettävät diodilaserit, etalonit ja optisen säteen ohjauslaitteet.
Materiaalien käsittely ja testaus
Raaka tai valmistetut näytteet fysiikan laboratoriossa ansaitsevat erilaisia työkaluja käsittelyyn. Fyysikot käyttävät joskus laastia ja survinta näytteiden jauhamiseen. Muita käsittelyvälineitä ovat kiillotuskoneet, mikronointitehtaat, sonikaattorit, ultrasentrifugit, nanomekaaniset testauslaitteet ja muut materiaalien testauslaitteet. Hydraulipuristinta ja ruostumattomasta teräksestä valmistettua muottisarjaa voidaan käyttää pellettinäytteiden tekemiseen ominaisuusmittauksiin.
Mittaustyökalut
Fysiikan laboratoriot vaativat laitteita tarkkojen mittausten varmistamiseksi. Jopa mittatikkuilla on merkitys. Muita mittaustyökaluja ovat lämpömittarit, sähkömittarit, elektroniset vaa'at, kynaprofilometrit, ellipsimittarit ja magnetostriktion mittausjärjestelmät. Analyyttistä vaakaa käytetään kiinteän olomuodon mittauksiin.
Mikroskopia ja kuvantamislaitteet
Mikroskoopit käsittelevät kuvantamista fysiikan laboratorioissa. Biofysiikan laboratoriot voivat käyttää fluoresenssimikroskooppeja ja kirkkaan kentän mikroskooppeja. Materiaaleja voidaan tutkia pyyhkäisyelektronimikroskoopeilla, valolevyfluoresenssimikroskoopeilla, digitaalisilla holografisilla mikroskoopeilla ja sähköisesti viritettävillä linsseillä.
Muita yleisesti käytettyjä kuvankäsittelylaitteita ovat digitaalikamerat ja erikoistuneet nopeat CMOS-kamerat.
Fotoniikkalaitteet
Biofysiikan laboratorioissa optisia pinsettejä käytetään yksittäisten DNA-molekyylien manipulointiin. Nämä auttavat myös mittaamaan bimolekulaarisia voimia.
Plasma laitteet
Ionidynamiikkaa tutkivat laboratoriot tarvitsevat erikoislaitteita, jotka voivat sisältää Langmuir- ja emissiokoettimia, plasmaa puhdistusaineet, matalalämpöiset plasman suljinlaitteet, aaltojen laukaisuristikot ja plasman lähde-ioni-implantit (PSII) kammiot. PSII-kammio voi pidentää tuotteen käyttöikää.
Puolijohdelaitteet
Puolijohdelaboratorioissa käytetään ainutlaatuisia järjestelmiä ja laitteita. Näitä ovat syvän tason transienttispektroskopiajärjestelmät, CLEO-kartiot piidetektoreille (jotka tarjoavat jäähdytystä ilmaisinelektroniikka ja tuki piidetektoreille), mikroaaltosondijärjestelmät, valodiodit ja optiset vahvistimet.
Ohutkalvolaitteet
Fysiikan laboratorioiden ohutkalvolaitteet sisältävät kaksoisionisuihkuputousjärjestelmän, filmetriset laitteet ja sekundäärisen ionimassaspektrometrin (SIMS). SIMS analysoi isotooppikoostumuksen näytepisteet tarkkuudella jopa 100 miljoonasosaa.