Apparecchio di laboratorio di fisica comune

L'attrezzatura trovata nei laboratori di fisica varia in relazione al focus della ricerca. Gli apparecchi nei laboratori di fisica possono variare da semplici bilance a laser e strumenti a semiconduttore specializzati. Anche l'analisi computazionale, e quindi l'attrezzatura di calcolo, è diventata essenziale per la ricerca in fisica. L'apparato del laboratorio di fisica aiuta a determinare le misurazioni, la calibrazione, le variazioni delle proprietà fisiche e la precisione.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

I moderni laboratori di fisica contengono apparati utilizzati per determinare misurazioni, calibrazione, analisi delle variazioni e precisione. Il focus della ricerca del laboratorio determina l'apparato richiesto. Gli strumenti vanno da semplici bilance e termometri a laser avanzati e apparecchiature a semiconduttore.

Le attrezzature più elementari del laboratorio di fisica includono cappe, scrivanie, tavoli, banchi e linee di gas, acqua e vuoto. L'attrezzatura di sicurezza può includere guanti, occhiali e stazioni di lavaggio oculare.

Numerosi strumenti eseguono analisi su campioni nei laboratori di fisica. Alcuni esempi includono analizzatori di impedenza, analizzatori di particelle, analizzatori ottici multicanale, analizzatori di parametri a semiconduttore, analizzatori di spettro, analizzatori di capacità-tensione (CV) e diffrattometri a raggi X per caratterizzare materiali cristallini e identificare fasi.

I laboratori di fisica atomica contengono apparati unici. Questi possono includere spettroscopia di assorbimento di saturazione, pompaggio ottico RF e NMR pulsato.

I laboratori di fisica fanno molto affidamento su apparecchiature informatiche e software per l'analisi dei dati. Per la ricerca in astrofisica, cosmologia e fisica delle astroparticelle sono necessari potenti calcoli e simulazioni. Alcuni tipi comuni di software utilizzati nei laboratori includono:

• MATLAB
  
• Pitone
  
• IDL
  
• matematica
  
• Figi
  
• Origine
  
• LabView

I software di analisi quantitativa delle immagini e dei dati si rivelano preziosi nei laboratori di fisica. Oltre ai personal computer, stampanti 3D, Arduino e Raspberry Pi sono utili dispositivi tecnologici.

Un certo numero di apparecchi aiutano nel lavoro elettrico nei laboratori di fisica. Oltre all'analizzatore CV, altri strumenti includono trasformatori variabili (variac), amplificatori lock-in e attuatori piezoelettrici. Molti apparecchi elettrici come il variac richiedono guanti di gomma speciali per proteggere l'utente dall'alta tensione pericolosa.

Occasionalmente i laboratori di fisica richiedono fonti di calore per gli esperimenti, in particolare per lo studio della termodinamica. Una piastra calda rappresenta l'elemento riscaldante più semplice. Prevalgono anche i forni elettrici. Inoltre, i forni a gas possono essere utilizzati per raggiungere temperature elevate. I forni a vuoto forniscono la capacità di essiccare i reagenti. Guanti di sicurezza isolati e pinze forniscono la protezione necessaria per questi apparecchi.

I laser HeNe sono utilizzati negli esperimenti di ottica. Questi richiedono occhiali di sicurezza per proteggere gli occhi. Altri apparati laser nei laboratori di fisica includono laser accoppiati in fibra, laser a diodi sintonizzabili, etalon e dispositivi di orientamento del raggio ottico.

I campioni grezzi o fabbricati nel laboratorio di fisica meritano vari strumenti per l'elaborazione. I fisici a volte usano un mortaio e un pestello per macinare i campioni. Altri strumenti di elaborazione includono lucidatrici, mulini micronizzanti, sonicatori, ultracentrifughe, strumenti di prova nanomeccanici e altri apparecchi di prova dei materiali. Una pressa idraulica e un set di stampi in acciaio inossidabile possono essere utilizzati nella produzione di campioni di pellet per misurazioni di proprietà.

I laboratori di fisica richiedono apparecchiature per garantire misurazioni accurate. Anche gli stick del metro giocano un ruolo. Ulteriori strumenti di misurazione includono termometri, contatori elettrici, bilance elettroniche, profilometri a stilo, ellissometri e sistemi di misura a magnetostrizione. Una bilancia analitica viene utilizzata per le misurazioni del metodo a stato solido.

I microscopi gestiscono l'imaging nei laboratori di fisica. I laboratori di biofisica possono utilizzare microscopi a fluorescenza e microscopi a campo chiaro. I materiali possono essere studiati con microscopi elettronici a scansione, microscopi a fluorescenza a foglio di luce, microscopi olografici digitali e lenti regolabili elettricamente.

Altre apparecchiature di imaging comunemente utilizzate includono fotocamere digitali e fotocamere CMOS ad alta velocità specializzate.

Nei laboratori di biofisica, le pinzette ottiche vengono utilizzate per manipolare singole molecole di DNA. Questi aiutano anche a misurare le forze bimolecolari.

I laboratori che studiano la dinamica ionica richiedono apparecchiature specializzate che possono includere sonde Langmuir e emissive, plasma detergenti, apparecchiature di confinamento al plasma a bassa temperatura, griglie per il lancio di onde e impianto ionico con sorgente di plasma (PSII) camere. La camera PSII può prolungare la vita del prodotto.

I laboratori di semiconduttori utilizzano sistemi e dispositivi unici. Questi includono sistemi di spettroscopia transitoria di livello profondo, coni CLEO per rilevatori di silicio (che forniscono raffreddamento per elettronica del rivelatore e supporto per rivelatori al silicio), sistemi di sonde a microonde, fotodiodi e amplificatori ottici.

Le apparecchiature a film sottile nei laboratori di fisica includono il sistema di sputtering a doppio fascio di ioni, dispositivi filmmetrici e spettrometro di massa di ioni secondari (SIMS). Il SIMS analizza i punti campione per la composizione isotopica con una precisione fino a 100 parti per milione.