De apparatuur die in natuurkundige laboratoria wordt aangetroffen, varieert in relatie tot de focus van onderzoek. Apparaten in natuurkundige laboratoria kunnen variëren van eenvoudige balansen tot lasers en gespecialiseerde halfgeleiderinstrumenten. Computationele analyse, en dus rekenapparatuur, is ook essentieel geworden voor natuurkundig onderzoek. Fysische laboratoriumapparatuur helpt bij het bepalen van metingen, kalibratie, variaties in fysieke eigenschappen en precisie.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Moderne natuurkundige laboratoria bevatten apparaten die worden gebruikt bij het bepalen van metingen, kalibratie, analyse van variaties en precisie. De focus van het laboratoriumonderzoek bepaalt de benodigde apparatuur. Instrumenten variëren van eenvoudige balansen en thermometers tot geavanceerde lasers en halfgeleiderapparatuur.
Algemene laboratoriumapparatuur
De meest elementaire laboratoriumapparatuur voor natuurkunde omvat zuurkasten, bureaus, tafels, banken en gas-, water- en vacuümleidingen. Veiligheidsuitrusting kan bestaan uit handschoenen, veiligheidsbrillen en oogspoelstations.
Analyse-instrumenten Instrument
Talloze instrumenten voeren analyses uit op monsters in natuurkundige laboratoria. Enkele voorbeelden zijn impedantieanalysatoren, deeltjesanalysatoren, optische meerkanaalsanalysatoren, halfgeleiderparameteranalysatoren, spectrumanalysatoren, capacitieve spanning (CV) analysatoren en röntgendiffractometers voor het karakteriseren van kristallijne materialen en het identificeren van fasen.
Atoomfysica-apparatuur
Atoomfysica-laboratoria bevatten unieke apparaten. Deze kunnen verzadigingsabsorptiespectroscopie, RF-optisch pompen en gepulseerde NMR omvatten.
Computerapparatuur en software
Natuurkundige laboratoria zijn sterk afhankelijk van computerapparatuur en software voor de analyse van gegevens. Voor astrofysica, kosmologie en astrodeeltjesfysica-onderzoek zijn krachtige computers en simulaties vereist. Enkele veelvoorkomende soorten software die in laboratoria worden gebruikt, zijn:
- MATLAB
- Python
- IDL
- Wiskunde
- Fiji
- Oorsprong
- LabView
Software voor kwantitatieve beeld- en gegevensanalyse blijkt van onschatbare waarde in natuurkundige laboratoria. Naast personal computers zijn 3D-printers, Arduino's en Raspberry Pi's nuttige technologische apparaten.
Elektrische apparatuur
Een aantal apparaten helpen bij elektrisch werk in natuurkundige laboratoria. Naast de CV-analysator omvatten andere instrumenten variabele transformatoren (variacs), lock-in-versterkers en piëzo-elektrische actuatoren. Veel elektrische apparaten zoals de variac vereisen speciale rubberen handschoenen om de gebruiker te beschermen tegen gevaarlijke hoogspanning.
Verwarmingselementen
Af en toe hebben natuurkundige laboratoria warmtebronnen nodig voor experimenten, met name voor thermodynamische studie. Een kookplaat is het eenvoudigste verwarmingselement. Ook elektrische ovens zijn populair. Bovendien kunnen gasovens worden gebruikt om hoge temperaturen te bereiken. Vacuümovens bieden de mogelijkheid om reagentia te drogen. Geïsoleerde veiligheidshandschoenen en tangen bieden de nodige bescherming voor deze apparaten.
Laserapparatuur
HeNe-lasers worden gebruikt in optische experimenten. Deze vereisen een veiligheidsbril om de ogen te beschermen. Andere laserapparatuur in natuurkundige laboratoria zijn onder meer vezelgekoppelde lasers, afstembare diodelasers, etalons en optische bundelstuurinrichtingen.
Materiaalverwerking en testen
Ruwe of vervaardigde monsters in het natuurkundig laboratorium verdienen verschillende hulpmiddelen voor verwerking. Natuurkundigen gebruiken soms een vijzel en stamper om monsters te malen. Andere verwerkingsinstrumenten omvatten polijstmachines, micronisatiemolens, ultrasoonapparaten, ultracentrifuges, nanomechanische testinstrumenten en andere materiaaltestapparatuur. Een hydraulische pers en roestvrijstalen matrijsset kunnen worden gebruikt bij het maken van pelletmonsters voor eigenschapsmetingen.
Meetinstrumenten
Fysische laboratoria hebben apparatuur nodig om nauwkeurige metingen te garanderen. Zelfs meterstokken spelen een rol. Aanvullende meetinstrumenten zijn onder meer thermometers, elektrische meters, elektronische balansen, stylusprofilometers, ellipsometers en meetsystemen voor magnetostrictie. Een analytische balans wordt gebruikt voor metingen in vaste toestand.
Microscopie en beeldvormingsapparatuur
Microscopen zorgen voor de beeldvorming in natuurkundige laboratoria. Biofysische laboratoria kunnen fluorescentiemicroscopen en helderveldmicroscopen gebruiken. Materialen kunnen worden bestudeerd met scanning-elektronenmicroscopen, light-sheet fluorescentiemicroscopen, digitale holografische microscopen en elektrisch afstembare lenzen.
Andere veelgebruikte beeldapparatuur omvat digitale camera's en gespecialiseerde high-speed CMOS-camera's.
Fotonica-apparatuur
In biofysische laboratoria worden optische pincetten gebruikt om individuele DNA-moleculen te manipuleren. Deze helpen ook bij het meten van bimoleculaire krachten.
Plasma-apparatuur
Laboratoria die de ionendynamica bestuderen, hebben gespecialiseerde apparatuur nodig, waaronder Langmuir en emitterende sondes, plasma reinigingsmiddelen, apparatuur voor het opsluiten van plasma bij lage temperaturen, golflanceringsroosters en plasmabronionenimplantatie (PSII) kamers. De PSII-kamer kan de levensduur van het product verlengen.
Halfgeleiderapparatuur
Halfgeleiderlaboratoria gebruiken unieke systemen en apparaten. Deze omvatten transiënte spectroscopiesystemen op diep niveau, CLEO-kegels voor siliciumdetectoren (die koeling bieden voor) detectorelektronica en ondersteuning voor siliciumdetectoren), microgolfsondesystemen, fotodiodes en optische versterkers.
Dunne-filmapparatuur
Dunne-filmapparatuur in natuurkundige laboratoria omvat het sputtersysteem met dubbele ionenbundel, filmetrische apparaten en secundaire ionenmassaspectrometer (SIMS). De SIMS analyseert monstervlekken voor isotopensamenstelling met precisie tot 100 delen per miljoen.
