L'équipement que l'on trouve dans les laboratoires de physique varie selon l'objet de la recherche. Les appareils des laboratoires de physique peuvent aller des simples balances aux lasers et instruments spécialisés à semi-conducteurs. L'analyse computationnelle, et donc les équipements de calcul, sont également devenus essentiels à la recherche en physique. Les appareils de laboratoire de physique aident à déterminer les mesures, l'étalonnage, les variations des propriétés physiques et la précision.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les laboratoires de physique modernes contiennent des appareils utilisés pour déterminer les mesures, l'étalonnage, l'analyse des variations et la précision. L'orientation de la recherche du laboratoire détermine l'appareillage requis. Les instruments vont des simples balances et thermomètres aux lasers et équipements à semi-conducteurs avancés.
Équipement de laboratoire général
L'équipement de laboratoire de physique le plus élémentaire comprend des hottes, des bureaux, des tables, des bancs et des conduites de gaz, d'eau et de vide. L'équipement de sécurité peut comprendre des gants, des lunettes et des douches oculaires.
Instruments d'analyse
De nombreux instruments effectuent des analyses sur des échantillons dans les laboratoires de physique. Certains exemples incluent les analyseurs d'impédance, les analyseurs de particules, les analyseurs multicanaux optiques, les analyseurs de paramètres à semi-conducteurs, analyseurs de spectre, analyseurs capacitance-tension (CV) et diffractomètres à rayons X pour caractériser les matériaux cristallins et identifier phases.
Équipement de physique atomique
Les laboratoires de physique atomique contiennent des appareils uniques. Ceux-ci peuvent inclure la spectroscopie d'absorption à saturation, le pompage optique RF et la RMN pulsée.
Matériel informatique et logiciels
Les laboratoires de physique dépendent fortement du matériel informatique et des logiciels pour l'analyse des données. Pour la recherche en astrophysique, cosmologie et physique des astroparticules, des calculs et des simulations puissants sont nécessaires. Certains types de logiciels courants utilisés dans les laboratoires incluent:
- MATLAB
- Python
- IDL
- Mathématique
- Fidji
- Origine
- LabView
Les logiciels d'analyse quantitative d'images et de données s'avèrent inestimables dans les laboratoires de physique. En plus des ordinateurs personnels, les imprimantes 3D, les Arduinos et les Raspberry Pis sont des appareils technologiques utiles.
Équipement électrique
Un certain nombre d'appareils facilitent les travaux électriques dans les laboratoires de physique. En plus de l'analyseur CV, d'autres instruments comprennent des transformateurs variables (variacs), des amplificateurs de verrouillage et des actionneurs piézoélectriques. De nombreux appareils électriques tels que le variac nécessitent des gants en caoutchouc spéciaux pour protéger l'utilisateur des hautes tensions dangereuses.
Éléments chauffants
Parfois, les laboratoires de physique ont besoin de sources de chaleur pour des expériences, en particulier pour l'étude de la thermodynamique. Une plaque chauffante représente l'élément chauffant le plus simple. Les fours électriques sont également répandus. De plus, des fours à gaz peuvent être utilisés pour atteindre des températures élevées. Les fours sous vide offrent la possibilité de sécher les réactifs. Des gants et des pinces de sécurité isolés assurent la protection nécessaire pour ces appareils.
Appareil laser
Les lasers HeNe sont utilisés dans les expériences d'optique. Ceux-ci nécessitent des lunettes de sécurité pour protéger les yeux. D'autres appareils laser dans les laboratoires de physique comprennent des lasers couplés à des fibres, des lasers à diodes accordables, des étalons et des dispositifs d'orientation de faisceau optique.
Traitement et test des matériaux
Les échantillons bruts ou fabriqués dans le laboratoire de physique méritent divers outils de traitement. Les physiciens utilisent parfois un mortier et un pilon pour broyer les échantillons. D'autres outils de traitement comprennent des polisseuses, des broyeurs de micronisation, des sonicateurs, des ultracentrifugeuses, des instruments de test nanomécaniques et d'autres appareils de test de matériaux. Une presse hydraulique et un jeu de matrices en acier inoxydable peuvent être utilisés pour fabriquer des échantillons de granulés pour les mesures de propriétés.
Outils de mesure
Les laboratoires de physique ont besoin d'appareils pour assurer des mesures précises. Même les bâtons de mètre jouent un rôle. Les outils de mesure supplémentaires comprennent des thermomètres, des compteurs électriques, des balances électroniques, des profilomètres à stylet, des ellipsomètres et des systèmes de mesure de magnétostriction. Une balance analytique est utilisée pour les mesures de la méthode à l'état solide.
Appareils de microscopie et d'imagerie
Les microscopes gèrent l'imagerie dans les laboratoires de physique. Les laboratoires de biophysique peuvent utiliser des microscopes à fluorescence et des microscopes à champ clair. Les matériaux peuvent être étudiés avec des microscopes électroniques à balayage, des microscopes à fluorescence à nappe lumineuse, des microscopes holographiques numériques et des lentilles accordables électriquement.
D'autres équipements d'imagerie couramment utilisés comprennent des caméras numériques et des caméras CMOS à haute vitesse spécialisées.
Équipement photonique
Dans les laboratoires de biophysique, des pincettes optiques sont utilisées pour manipuler des molécules individuelles d'ADN. Ceux-ci aident également à mesurer les forces bimoléculaires.
Équipement à plasma
Les laboratoires qui étudient la dynamique des ions nécessitent un équipement spécialisé qui peut inclure des sondes de Langmuir et émissives, du plasma nettoyeurs, équipements de confinement de plasma à basse température, grilles de lancement d'ondes et implantation d'ions de source de plasma (PSII) chambres. La chambre PSII peut prolonger la durée de vie du produit.
Équipement de semi-conducteur
Les laboratoires de semi-conducteurs utilisent des systèmes et des dispositifs uniques. Il s'agit notamment des systèmes de spectroscopie transitoire de niveau profond, des cônes CLEO pour les détecteurs au silicium (qui assurent le refroidissement des électronique des détecteurs et support pour les détecteurs au silicium), les systèmes de sondes hyperfréquences, les photodiodes et les amplificateurs optiques.
Équipement à couche mince
L'équipement à couche mince dans les laboratoires de physique comprend le système de pulvérisation à double faisceau d'ions, les dispositifs de filmétrie et le spectromètre de masse à ions secondaires (SIMS). Le SIMS analyse les spots d'échantillons pour la composition isotopique avec une précision allant jusqu'à 100 parties par million.