ფიზიკის საერთო ლაბორატორიული აპარატი

ფიზიკის ლაბორატორიებში ნაპოვნი აპარატურა განსხვავდება კვლევის ფოკუსთან მიმართებაში. ფიზიკის ლაბორატორიებში აპარატურა შეიძლება იყოს მარტივი ბალანსიდან ლაზერებამდე და სპეციალიზირებული ნახევარგამტარული ინსტრუმენტებით. გამოთვლითი ანალიზი და შესაბამისად გამოსათვლელი მოწყობილობა ასევე გახდა აუცილებელი ფიზიკის კვლევისთვის. ფიზიკის ლაბორატორიული აპარატურა ეხმარება გაზომვების, დაკალიბრების, ფიზიკური თვისებების ვარიაციებისა და სიზუსტის განსაზღვრაში.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

თანამედროვე ფიზიკის ლაბორატორიები შეიცავს აპარატს, რომელიც გამოიყენება გაზომვების, დაკალიბრების, ვარიაციების ანალიზისა და სიზუსტის განსაზღვრისას. ლაბორატორიის კვლევის ფოკუსი განსაზღვრავს საჭირო აპარატს. ინსტრუმენტები მერყეობს მარტივი ბალანსიდან და თერმომეტრიდან დაწყებული მოწინავე ლაზერებით და ნახევარგამტარული მოწყობილობებით.

ფიზიკის ყველაზე ძირითადი ლაბორატორიული აღჭურვილობა მოიცავს გამწოვ გამწოვებს, მაგიდებს, მაგიდებს, სკამებს და გაზს, წყალსა და ვაკუუმურ ხაზებს. უსაფრთხოების მოწყობილობებში შეიძლება შედის ხელთათმანები, სათვალეები და თვალის დასაბანი სადგურები.

არაერთი ინსტრუმენტი ახორციელებს ფიზიკის ლაბორატორიებში ანალიზს სინჯებზე. ზოგიერთ მაგალითში შედის წინაღობის ანალიზატორები, ნაწილაკების ანალიზატორები, ოპტიკური მრავალარხიანი ანალიზატორები, ნახევარგამტარული პარამეტრების ანალიზატორები, სპექტრის ანალიზატორები, ტევადობის ძაბვის (CV) ანალიზატორები და რენტგენის დიფრაქტომეტრი კრისტალური მასალების დასახასიათებლად და იდენტიფიკაციისთვის ფაზები

ატომური ფიზიკის ლაბორატორიები შეიცავს უნიკალურ აპარატს. ეს შეიძლება შეიცავდეს გაჯერების შთანთქმის სპექტროსკოპიას, RF ოპტიკური სატუმბი და პულსირებული NMR.

ფიზიკის ლაბორატორიები დიდწილად ეყრდნობიან კომპიუტერულ აღჭურვილობას და პროგრამულ უზრუნველყოფას მონაცემთა ანალიზისთვის. ასტროფიზიკის, კოსმოლოგიისა და ასტრონაწილაკების ფიზიკის კვლევისთვის საჭიროა ძლიერი გამოთვლა და სიმულაციები. ლაბორატორიებში გამოყენებული პროგრამული უზრუნველყოფის ზოგიერთი ჩვეულებრივი სახეობაა:

• MATLAB
  
• პითონი
  
• IDL
  
• მათემატიკა
  
• ფიჯი
  
• წარმოშობა
  
• LabView

ფიზიკის ლაბორატორიებში ფასდაუდებელი გამოსახულების და მონაცემთა ანალიზის პროგრამული უზრუნველყოფა ფასდაუდებელია. პერსონალური კომპიუტერების გარდა, 3D პრინტერები, Arduinos და Raspberry Pis სასარგებლო ტექნოლოგიური მოწყობილობებია.

არაერთი აპარატი ეხმარება ელექტრონულ მუშაობაში ფიზიკის ლაბორატორიებში. გარდა CV ანალიზატორისა, სხვა ინსტრუმენტებში შედის ცვლადი ტრანსფორმატორები (ვარიაკები), საკეტი გამაძლიერებლები და პიეზოელექტრული აქტივატორები. ბევრი ელექტრო აპარატი, მაგალითად, ვარიაკი, საჭიროებს სპეციალურ რეზინის ხელთათმანებს, რათა დაიცვას მომხმარებელი საშიში მაღალი ძაბვისგან.

ზოგჯერ ფიზიკის ლაბორატორიებში საჭიროა სითბოს წყაროები ექსპერიმენტებისთვის, განსაკუთრებით თერმოდინამიკის შესასწავლად. ცხელი ფირფიტა წარმოადგენს უმარტივეს გათბობის ელემენტს. ასევე გავრცელებულია ელექტრო ღუმელები. გარდა ამისა, გაზის ღუმელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი ტემპერატურის მისაღწევად. ვაკუუმური ღუმელები უზრუნველყოფს რეაგენტების გამოშრობის შესაძლებლობას. იზოლირებული უსაფრთხოების ხელთათმანები და მაშები უზრუნველყოფს ამ აპარატის საჭირო დაცვას.

HeNe ლაზერები გამოიყენება ოპტიკის ექსპერიმენტებში. ამისათვის საჭიროა უსაფრთხოების სათვალე თვალების დასაცავად. ფიზიკის ლაბორატორიების სხვა ლაზერულ აპარატებში შედის ბოჭკოვანი დაწყვილებული ლაზერები, რეგულირებადი დიოდური ლაზერები, ეტალონები და ოპტიკური სხივების გამაძლიერებელი მოწყობილობები.

ფიზიკის ლაბორატორიაში ნედლი ან წარმოებული ნიმუშები დამუშავების სხვადასხვა ინსტრუმენტის დამსახურებაა. ფიზიკოსები ზოგჯერ იყენებენ ნაღმტყორცნებს და პესტელს სინჯების დასაფქვავად. დამუშავების სხვა საშუალებებში შედის საპრიალებლები, მიკრონიზებადი წისქვილები, სონიკატორები, ულტრაცენტრიფუგები, ნანომექანიკური საცდელი ინსტრუმენტები და მასალების გასინჯვის სხვა აპარატურა. ჰიდრავლიკური პრესისა და უჟანგავი ფოლადის სამკვდრო ნაკრები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნალექების ნიმუშების შედგენისას ქონების გაზომვისთვის.

ფიზიკის ლაბორატორიები საჭიროებს აპარატს ზუსტი გაზომვების უზრუნველსაყოფად. მრიცხველის ჩხირებიც კი თამაშობს როლს. დამატებითი საზომი ხელსაწყოები მოიცავს თერმომეტრებს, ელექტრულ მრიცხველებს, ელექტრონულ ნაშთებს, სტილუსის პროფილომეტრებს, ელიფსომეტრებს და მაგნიტოსტრიქციის გაზომვის სისტემებს. ანალიტიკური ბალანსი გამოიყენება მყარი სახელმწიფო მეთოდის გაზომვისთვის.

მიკროსკოპები ასრულებენ ვიზუალიზაციას ფიზიკის ლაბორატორიებში. ბიოფიზიკის ლაბორატორიებში შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფლუორესცენტული მიკროსკოპები და ნათელი ველის მიკროსკოპები. მასალების შესწავლა შესაძლებელია ელექტრონული მიკროსკოპებით, მსუბუქი ფურცლის ფლუორესცენტული მიკროსკოპებით, ციფრული ჰოლოგრაფიული მიკროსკოპებით და ელექტრონულად დასამონტაჟებელი ლინზებით.

სხვა ხშირად გამოყენებული ვიზუალიზაციის მოწყობილობა მოიცავს ციფრულ კამერებს და სპეციალურ ჩქაროსნულ CMOS კამერებს.

ბიოფიზიკის ლაბორატორიებში ოპტიკური პინცეტი გამოიყენება დნმ – ის ცალკეული მოლეკულების მანიპულირებისთვის. ეს ასევე ხელს უწყობს ბიმოლეკულური ძალების გაზომვას.

იონების დინამიკის შემსწავლელი ლაბორატორიები საჭიროებს სპეციალიზირებულ აღჭურვილობას, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს ლანგმუირსა და გამომავალ ზონდებს, პლაზმას საწმენდები, დაბალი ტემპერატურის პლაზმური დანადგარები, ტალღის გამშვები ბადეები და პლაზმის წყაროს იონის იმპლანტაცია (PSII) პალატები. PSII პალატას შეუძლია გააგრძელოს პროდუქტის სიცოცხლე.

ნახევარგამტარული ლაბორატორიები იყენებენ უნიკალურ სისტემებსა და მოწყობილობებს. ეს მოიცავს ღრმა დონის გარდამავალ სპექტროსკოპიულ სისტემებს, CLEO კონუსებს სილიციუმის დეტექტორებისთვის (რომლებიც უზრუნველყოფენ გაგრილებას დეტექტორების ელექტრონიკა და სილიციუმის დეტექტორების მხარდაჭერა), მიკროტალღური ზონდის სისტემები, ფოტოდიოდები და ოპტიკური გამაძლიერებლები.

ფიზიკის ლაბორატორიებში თხელი კინოს აპარატურა მოიცავს ორმაგი იონური სხივის გაფრქვევის სისტემას, ფილმეტრიკის მოწყობილობებს და მეორადი იონის მასის სპექტრომეტრს (SIMS). SIMS აანალიზებს იზოტოპური შემადგენლობის ლაქების ნიმუშს 100 მილიონზე ზუსტი სიზუსტით.