A fizika laboratóriumaiban található felszerelés a kutatás fókuszához képest változó. A fizikai laboratóriumok készülékei az egyszerű mérlegektől kezdve a lézerekig és a speciális félvezető műszerekig terjedhetnek. A számítási elemzés, tehát a számítási berendezés szintén elengedhetetlenné vált a fizika kutatásában. A fizikai laboratóriumi készülékek segítenek meghatározni a méréseket, a kalibrálást, a fizikai tulajdonságok variációit és a pontosságot.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A modern fizikai laboratóriumok tartalmazzák a mérések, kalibrálás, variációk elemzésének és pontosságának meghatározásához használt készülékeket. A laboratórium kutatásának fókusza meghatározza a szükséges készüléket. A műszerek az egyszerű mérlegektől és hőmérőktől a fejlett lézerekig és félvezető berendezésekig terjednek.
Általános laboratóriumi felszerelések
A legalapvetőbb fizikai laboratóriumi felszerelések közé tartoznak a füstgázok, íróasztalok, asztalok, padok, valamint a gáz-, víz- és vákuumvezetékek. A biztonsági felszerelés tartalmazhat kesztyűt, védőszemüveget és szemöblítő állomást.
Analyzer Instruments
Számos műszer végzi a minták elemzését a fizikai laboratóriumokban. Néhány példa: impedancia-analizátorok, részecske-analizátorok, optikai többcsatornás analizátorok, félvezető-paraméter-analizátorok, spektrum analizátorok, kapacitás-feszültség (CV) analizátorok és röntgen diffraktométerek a kristályos anyagok jellemzésére és azonosítására fázisok.
Atomfizikai berendezések
Az atomfizikai laboratóriumok egyedülálló berendezéseket tartalmaznak. Ezek tartalmazhatnak telítettségabszorpciós spektroszkópiát, RF optikai pumpálást és impulzusos NMR-t.
Számítástechnikai berendezések és szoftverek
A fizikai laboratóriumok nagyban támaszkodnak a számítástechnikai berendezésekre és szoftverekre az adatok elemzéséhez. Az asztrofizika, a kozmológia és az asztrorészecskefizika kutatásához erőteljes számításokra és szimulációkra van szükség. A laboratóriumokban használt néhány gyakori szoftvertípus a következők:
- MATLAB
- Piton
- IDL
- Mathematica
- Fidzsi-szigetek
- Eredet
- LabView
A kvantitatív kép- és adatelemző szoftver felbecsülhetetlen értékűnek bizonyul a fizikai laboratóriumokban. A személyi számítógépek mellett a 3D nyomtatók, az Arduinos és a Raspberry Pis is hasznos technológiai eszközök.
Elektromos felszerelés
Számos készülék segíti a fizikai laboratóriumok elektromos munkáját. A CV analizátoron kívül egyéb műszerek közé tartoznak a változó transzformátorok (variakák), a zárható erősítők és a piezoelektromos működtetők. Számos elektromos készülékhez, például a variakhoz speciális gumikesztyű szükséges, hogy megvédje a felhasználót a veszélyes nagyfeszültségtől.
Fűtőelemek
Esetenként a fizikai laboratóriumok hőforrásokat igényelnek a kísérletekhez, különösen a termodinamikai vizsgálatokhoz. A főzőlap jelenti a legegyszerűbb fűtőelemet. Elektromos kemencék is elterjedtek. Ezen túlmenően gázkemencék használhatók a magas hőmérséklet elérésére. Vákuumkemencék biztosítják a reagensek szárítását. Szigetelt védőkesztyűk és fogók biztosítják a szükséges védelmet ezeknek a készülékeknek.
Lézeres készülék
A HeNe lézereket optikai kísérletekben használják. Ezekhez védőszemüvegre van szükség a szem védelme érdekében. A fizikai laboratóriumok egyéb lézerberendezései közé tartoznak a szálcsatolt lézerek, a hangolható dióda lézerek, az etalonok és az optikai nyaláb kormányzó készülékek.
Anyagfeldolgozás és tesztelés
A fizikai laboratórium nyers vagy gyártott mintái különféle eszközöket érdemelnek a feldolgozáshoz. A fizikusok néha mozsarat és mozsarat használnak a minták őrléséhez. Egyéb feldolgozóeszközök közé tartoznak a fényezőgépek, mikronizáló malmok, szonikátorok, ultracentrifugák, nanomechanikus teszteszközök és más anyagvizsgálati készülékek. Hidraulikus prés és rozsdamentes acél préskészlet használható pelletminták készítéséhez a tulajdonságok mérésére.
Mérési eszközök
A fizikai laboratóriumok készülékeket igényelnek a pontos mérések biztosításához. Még a méteres botok is szerepet játszanak. További mérőeszközök: hőmérők, elektromos mérők, elektronikus mérlegek, toll profilométerek, ellipszométerek és magnetoszűkület mérőrendszerek. A szilárdtest-módszer méréséhez analitikai mérleget használnak.
Mikroszkópia és képalkotó készülékek
A fizikai laboratóriumok mikroszkópjai kezelik a képalkotást. A biofizikai laboratóriumok használhatnak fluoreszcens mikroszkópokat és fényes terű mikroszkópokat. Az anyagokat pásztázó elektronmikroszkópokkal, fénylemezes fluoreszcens mikroszkópokkal, digitális holografikus mikroszkópokkal és elektromosan hangolható lencsékkel lehet tanulmányozni.
Egyéb általánosan használt képalkotó berendezések közé tartoznak a digitális fényképezőgépek és a speciális nagysebességű CMOS kamerák.
Fotonikai berendezések
A biofizikai laboratóriumokban optikai csipeszt használnak a DNS egyes molekuláinak manipulálására. Ezek segítenek a bimolekuláris erők mérésében is.
Plazma berendezések
Az iondinamikát vizsgáló laboratóriumok speciális felszerelést igényelnek, amely tartalmazhat Langmuir és emissziós szondákat, plazmát tisztítószerek, alacsony hőmérsékletű plazmazáró berendezések, hullámindító rácsok és plazmaforrás-ion beültetés (PSII) kamrák. A PSII kamra meghosszabbíthatja a termék élettartamát.
Félvezető berendezések
A félvezető laboratóriumok egyedülálló rendszereket és eszközöket használnak. Ide tartoznak a mélyszintű tranziens spektroszkópiai rendszerek, a szilícium detektorok CLEO kúpjai (amelyek hűtést biztosítanak a detektor elektronika és szilícium detektorok támogatása), mikrohullámú szondarendszerek, fotodiódák és optikai erősítők.
Vékonyfilm-berendezések
A fizikai laboratóriumok vékonyfilm-berendezései tartalmazzák a kettős ionnyalábos porlasztórendszert, a filmetriai eszközöket és a másodlagos iontömeg-spektrométert (SIMS). A SIMS akár 100 ppm-es pontossággal elemzi az izotópos összetétel mintapontjait.