Sprzęt znaleziony w laboratoriach fizycznych różni się w zależności od przedmiotu badań. Aparatura w laboratoriach fizycznych może obejmować proste wagi, lasery i specjalistyczne przyrządy półprzewodnikowe. Analiza obliczeniowa, a tym samym sprzęt obliczeniowy, stały się również niezbędne w badaniach fizyki. Fizyczna aparatura laboratoryjna pomaga w określaniu pomiarów, kalibracji, zmian właściwości fizycznych i precyzji.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Nowoczesne laboratoria fizyczne zawierają aparaturę służącą do wyznaczania pomiarów, kalibracji, analizy wariacji i precyzji. Przedmiot badań laboratorium określa wymaganą aparaturę. Instrumenty obejmują zarówno proste wagi i termometry, jak i zaawansowane lasery i urządzenia półprzewodnikowe.
Ogólne wyposażenie laboratoryjne
Najbardziej podstawowe wyposażenie laboratorium fizyki obejmuje dygestoria, biurka, stoły, ławki oraz linie gazowe, wodne i próżniowe. Sprzęt ochronny może obejmować rękawice, gogle i stanowiska do przemywania oczu.
Instrumenty analizatora
Liczne instrumenty przeprowadzają analizy na próbkach w laboratoriach fizycznych. Niektóre przykłady obejmują analizatory impedancji, analizatory cząstek, optyczne analizatory wielokanałowe, analizatory parametrów półprzewodników, analizatory widma, analizatory pojemnościowo-napięciowe (CV) i dyfraktometry rentgenowskie do charakteryzowania materiałów krystalicznych i identyfikacji fazy.
Sprzęt do fizyki atomowej
Laboratoria fizyki atomowej zawierają unikalną aparaturę. Mogą one obejmować spektroskopię absorpcji saturacji, pompowanie optyczne RF i pulsacyjne NMR.
Sprzęt komputerowy i oprogramowanie
Laboratoria fizyczne w dużym stopniu polegają na sprzęcie komputerowym i oprogramowaniu do analizy danych. Do badań astrofizyki, kosmologii i fizyki astrocząstek potrzebne są potężne obliczenia i symulacje. Niektóre popularne typy oprogramowania używanego w laboratoriach to:
- MATLAB
- Pyton
- IDL
- Matematyka
- Fidżi
- Pochodzenie
- LabView
Oprogramowanie do ilościowej analizy obrazu i danych okazuje się nieocenione w laboratoriach fizycznych. Oprócz komputerów osobistych przydatnymi urządzeniami technologicznymi są drukarki 3D, Arduino i Raspberry Pis.
Sprzęt elektryczny
Szereg aparatów wspomagających prace elektryczne w laboratoriach fizycznych. Oprócz analizatora CV, inne instrumenty obejmują transformatory zmienne (wariaki), wzmacniacze blokujące i siłowniki piezoelektryczne. Wiele urządzeń elektrycznych, takich jak Variac, wymaga specjalnych gumowych rękawic, aby chronić użytkownika przed niebezpiecznym wysokim napięciem.
Elementy grzejne
Czasami laboratoria fizyczne wymagają źródeł ciepła do eksperymentów, szczególnie do badań termodynamiki. Płyta grzejna to najprostszy element grzejny. Powszechne są również piece elektryczne. Dodatkowo piece gazowe mogą być wykorzystywane do osiągania wysokich temperatur. Piece próżniowe zapewniają możliwość suszenia odczynników. Izolowane rękawice ochronne i szczypce zapewniają niezbędną ochronę tych urządzeń.
Aparatura laserowa
Lasery HeNe są wykorzystywane w eksperymentach optycznych. Wymagają one okularów ochronnych do ochrony oczu. Inne urządzenia laserowe w laboratoriach fizycznych obejmują lasery światłowodowe, przestrajalne lasery diodowe, etalony i urządzenia sterujące wiązką optyczną.
Przetwarzanie i testowanie materiałów
Surowe lub wytworzone próbki w laboratorium fizycznym zasługują na różne narzędzia do obróbki. Fizycy czasami używają moździerza i tłuczka do mielenia próbek. Inne narzędzia do przetwarzania obejmują polerki, młynki do mikronizacji, sonikatory, ultrawirówki, nanomechaniczne przyrządy testowe i inne urządzenia do testowania materiałów. Prasa hydrauliczna i zestaw matryc ze stali nierdzewnej mogą być używane do wykonywania próbek peletów do pomiarów właściwości.
Narzędzia pomiarowe
Laboratoria fizyczne wymagają aparatury zapewniającej dokładne pomiary. Rolę odgrywają nawet pałeczki. Dodatkowe narzędzia pomiarowe obejmują termometry, mierniki elektryczne, wagi elektroniczne, profilometry trzpieniowe, elipsometry i systemy pomiaru magnetostrykcyjnego. Do pomiarów metodą półprzewodnikową używa się wagi analitycznej.
Aparatura do mikroskopii i obrazowania
Mikroskopy obsługują obrazowanie w laboratoriach fizycznych. Laboratoria biofizyczne mogą korzystać z mikroskopów fluorescencyjnych i mikroskopów jasnego pola. Materiały można badać za pomocą skaningowych mikroskopów elektronowych, mikroskopów fluorescencyjnych z cienkimi arkuszami, cyfrowych mikroskopów holograficznych i elektrycznie przestrajalnych soczewek.
Innym powszechnie używanym sprzętem do przetwarzania obrazu są aparaty cyfrowe i specjalistyczne, szybkie kamery CMOS.
Sprzęt fotoniczny
W laboratoriach biofizycznych do manipulowania pojedynczymi cząsteczkami DNA używa się pęsety optycznej. Pomagają one również w pomiarach sił bimolekularnych.
Sprzęt plazmowy
Laboratoria badające dynamikę jonów wymagają specjalistycznego sprzętu, który może obejmować sondy Langmuira i emisyjne, plazmę, środki czyszczące, niskotemperaturowy sprzęt do ograniczania plazmy, siatki do wystrzeliwania fal i implantacja jonów źródła plazmy (PSII) kancelaria. Komora PSII może przedłużyć żywotność produktu.
Sprzęt półprzewodnikowy
Laboratoria półprzewodnikowe wykorzystują unikalne systemy i urządzenia. Należą do nich systemy spektroskopii stanów przejściowych do głębokich poziomów, stożki CLEO do detektorów krzemowych (które zapewniają chłodzenie dla elektronika detektora i wsparcie dla detektorów krzemowych), systemy sond mikrofalowych, fotodiody i wzmacniacze optyczne.
Sprzęt cienkowarstwowy
Sprzęt cienkowarstwowy w laboratoriach fizycznych obejmuje podwójny system rozpylania wiązką jonów, urządzenia filmetryczne i spektrometr mas jonów wtórnych (SIMS). SIMS analizuje próbki plam pod kątem składu izotopowego z dokładnością do 100 części na milion.