Fizikas laboratorijās atrodamās iekārtas atšķiras atkarībā no pētījumu mērķa. Aparatūra fizikas laboratorijās var būt no vienkāršiem svariem līdz lāzeriem un specializētiem pusvadītāju instrumentiem. Skaitļošanas analīze un līdz ar to arī skaitļošanas aprīkojums ir kļuvis būtisks fizikas pētījumos. Fizikas laboratorijas aparāts palīdz noteikt mērījumus, kalibrēšanu, fizikālo īpašību variācijas un precizitāti.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Mūsdienu fizikas laboratorijās ir aparāti, ko izmanto mērījumu noteikšanai, kalibrēšanai, variāciju analīzei un precizitātei. Laboratorijas pētījumu uzmanības centrā tiek noteikts nepieciešamais aparāts. Instrumenti ir sākot no vienkāršiem svariem un termometriem līdz moderniem lāzeriem un pusvadītāju iekārtām.
Vispārējais laboratorijas aprīkojums
Visvienkāršākajā fizikas laboratorijas aprīkojumā ietilpst tvaika nosūcēji, galdi, galdi, soliņi un gāzes, ūdens un vakuuma līnijas. Drošības aprīkojums var ietvert cimdus, brilles un acu mazgāšanas vietas.
Analizatoru instrumenti
Fizikas laboratorijās paraugu analīzi veic daudzi instrumenti. Daži piemēri ietver impedances analizatorus, daļiņu analizatorus, optiskos daudzkanālu analizatorus, pusvadītāju parametru analizatorus, spektra analizatori, kapacitātes sprieguma (CV) analizatori un rentgenstaru difraktometri kristālisko materiālu raksturošanai un identifikācijai fāzes.
Atomfizikas aprīkojums
Atomfizikas laboratorijās ir unikāls aparāts. Tie var ietvert piesātinājuma absorbcijas spektroskopiju, RF optisko sūknēšanu un impulsu KMR.
Skaitļošanas iekārtas un programmatūra
Fizikas laboratorijas datu analīzei lielā mērā paļaujas uz skaitļošanas iekārtām un programmatūru. Astrofizikas, kosmoloģijas un astropartiklu fizikas izpētei ir nepieciešama jaudīga skaitļošana un simulācijas. Daži laboratorijās izmantojamie programmatūras veidi ir šādi:
- MATLAB
- Python
- IDL
- Mathematica
- Fidži
- Izcelsme
- LabView
Kvantitatīvā attēlu un datu analīzes programmatūra fizikas laboratorijās izrādās nenovērtējama. Papildus personālajiem datoriem noderīgas tehnoloģiskas ierīces ir 3D printeri, Arduinos un Raspberry Pis.
Elektriskais aprīkojums
Vairāki aparāti palīdz elektriskajā darbā fizikas laboratorijās. Papildus CV analizatoram citi instrumenti ietver mainīgus transformatorus (variakus), bloķējamus pastiprinātājus un pjezoelektriskos izpildmehānismus. Daudziem elektriskajiem aparātiem, piemēram, variac, ir nepieciešami īpaši gumijas cimdi, lai aizsargātu lietotāju no bīstama augstsprieguma.
Apkures elementi
Dažreiz fizikas laboratorijās eksperimentiem ir nepieciešami siltuma avoti, īpaši termodinamikas pētījumiem. Karstā plāksne ir vienkāršākais sildelements. Elektriskās krāsnis ir arī izplatītas. Turklāt, lai sasniegtu augstu temperatūru, var izmantot gāzes krāsnis. Vakuuma krāsnis nodrošina iespēju nožūt reaģentus. Izolētie drošības cimdi un knaibles nodrošina nepieciešamo šo aparātu aizsardzību.
Lāzera aparāts
HeNe lāzeri tiek izmantoti optikas eksperimentos. Lai aizsargātu acis, tām nepieciešamas aizsargbrilles. Citi fizikas laboratoriju lāzera aparāti ietver šķiedru savienotus lāzerus, noskaņojamus diodu lāzerus, etalonus un optisko staru stūres ierīces.
Materiālu apstrāde un testēšana
Neapstrādāti vai izgatavoti paraugi fizikas laboratorijā ir nepieciešami dažādiem apstrādes rīkiem. Paraugu malšanai fiziķi dažreiz izmanto javu un piestu. Citi apstrādes rīki ietver pulēšanas ierīces, mikronizācijas dzirnavas, sonikatorus, ultracentrifūgas, nanomehāniskos testa instrumentus un citus materiālu testēšanas aparātus. Granulu paraugu izgatavošanai īpašību mērīšanai var izmantot hidraulisko presi un nerūsējošā tērauda presēšanas komplektu.
Mērīšanas rīki
Fizikas laboratorijām nepieciešami aparāti, lai nodrošinātu precīzus mērījumus. Pat metru nūjām ir nozīme. Papildu mērinstrumenti ietver termometrus, elektriskos skaitītājus, elektroniskos svarus, irbuļa profilometrus, elipsometrus un magnetostrikcijas mērīšanas sistēmas. Cietvielu metodes mērījumiem izmanto analītisko līdzsvaru.
Mikroskopijas un attēlveidošanas aparāti
Mikroskopi apstrādā attēlveidošanu fizikas laboratorijās. Biofizikas laboratorijās var izmantot fluorescējošus mikroskopus un spilgta lauka mikroskopus. Materiālus var izpētīt ar skenējošiem elektronu mikroskopiem, gaismas lokšņu fluorescējošiem mikroskopiem, digitāliem hologrāfiskiem mikroskopiem un elektriski noskaņojamām lēcām.
Citas parasti izmantotās attēlveidošanas iekārtas ietver digitālās kameras un specializētas ātrgaitas CMOS kameras.
Fotonikas aprīkojums
Biofizikas laboratorijās optiskos pincetes izmanto, lai manipulētu ar atsevišķām DNS molekulām. Tie arī palīdz izmērīt bimolekulāros spēkus.
Plazmas aprīkojums
Laboratorijām, kas pēta jonu dinamiku, ir nepieciešama specializēta iekārta, kas var ietvert Langmuir un emisijas zondes, plazmu tīrīšanas līdzekļi, zemas temperatūras plazmas izolācijas aprīkojums, viļņu palaišanas režģi un plazmas avotu jonu implantācija (PSII) kameras. PSII kamera var pagarināt produkta kalpošanas laiku.
Pusvadītāju aprīkojums
Pusvadītāju laboratorijās tiek izmantotas unikālas sistēmas un ierīces. Tie ietver dziļa līmeņa pārejošas spektroskopijas sistēmas, CLEO konusus silīcija detektoriem (kas nodrošina dzesēšanu detektoru elektronika un atbalsts silīcija detektoriem), mikroviļņu zondes sistēmas, fotodiodes un optiskie pastiprinātāji.
Plāno filmu aprīkojums
Plānfilmas aprīkojums fizikas laboratorijās ietver divu jonu staru izsmidzināšanas sistēmu, filmetriskās ierīces un sekundārā jonu masas spektrometru (SIMS). SIMS analizē izotopu sastāva paraugu plankumus ar precizitāti līdz 100 daļām uz miljonu.