Laboratorijski aparat za skupno fiziko

Oprema, ki jo najdemo v fizikalnih laboratorijih, se razlikuje glede na težišče raziskav. Naprave v fizikalnih laboratorijih so lahko od preprostih tehtnic do laserjev in specializiranih polprevodniških instrumentov. Računalniška analiza in s tem tudi računalniška oprema je postala bistvena za raziskovanje fizike. Laboratorijski aparati za fiziko pomagajo pri določanju meritev, umerjanja, sprememb fizikalnih lastnosti in natančnosti.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Sodobni fizikalni laboratoriji vsebujejo aparate, ki se uporabljajo za določanje meritev, umerjanje, analizo variacij in natančnost. Težišče laboratorijskih raziskav določa potrebno aparaturo. Instrumenti segajo od preprostih tehtnic in termometrov do naprednih laserjev in polprevodniške opreme.

Najosnovnejša laboratorijska oprema za fiziko vključuje nape, mize, mize, klopi in cevi za plin, vodo in vakuum. Zaščitna oprema lahko vključuje rokavice, očala in postaje za izpiranje oči.

Številni instrumenti izvajajo analize vzorcev v fizikalnih laboratorijih. Nekateri primeri vključujejo analizatorje impedance, analizatorje delcev, optične večkanalne analizatorje, polprevodniške analizatorje parametrov, analizatorji spektra, analizatorji kapacitivno-napetostne (CV) in rentgenski difraktometri za karakterizacijo kristalnih materialov in identifikacijo faze.

Laboratoriji za atomsko fiziko vsebujejo edinstvene aparate. Ti lahko vključujejo nasičeno absorpcijsko spektroskopijo, RF optično črpanje in impulzni NMR.

Fizični laboratoriji se za analizo podatkov močno zanašajo na računalniško opremo in programsko opremo. Za raziskave astrofizike, kozmologije in fizike astro delcev so potrebna zmogljiva računalništva in simulacije. Nekatere pogoste vrste programske opreme, ki se uporablja v laboratorijih, vključujejo:

• MATLAB
  
• Python
  
• IDL
  
• Mathematica
  
• Fidži
  
• Izvor
  
• LabView

Kvantitativna programska oprema za analizo slik in podatkov se v laboratorijih za fiziko izkaže za neprecenljivo. Poleg osebnih računalnikov so uporabni tehnološki pripomočki še 3D tiskalniki, Arduinos in Raspberry Pis.

Številni aparati pomagajo pri električnem delu v fizikalnih laboratorijih. Poleg CV analizatorja so med drugimi instrumenti tudi spremenljivi transformatorji (variacs), zaklenjeni ojačevalniki in piezoelektrični aktuatorji. Številne električne naprave, kot je variac, zahtevajo posebne gumijaste rokavice, da zaščitijo uporabnika pred nevarno visoko napetostjo.

Občasno fizikalni laboratoriji potrebujejo vire toplote za poskuse, zlasti za študij termodinamike. Grelna plošča predstavlja najpreprostejši grelni element. Prevladujejo tudi električne peči. Poleg tega se lahko plinske peči uporabljajo za doseganje visokih temperatur. Vakuumske peči omogočajo sušenje reagentov. Izolirane zaščitne rokavice in klešče zagotavljajo potrebno zaščito za te aparate.

HeNe laserji se uporabljajo v eksperimentih z optiko. Za to so potrebna zaščitna očala za zaščito oči. Drugi laserski aparati v fizikalnih laboratorijih vključujejo lasersko vezane laserje, nastavljive diodne laserje, etalone in krmilne naprave z optičnimi žarki.

Surovi ali izdelani vzorci v fizikalnem laboratoriju zaslužijo različna orodja za obdelavo. Fiziki včasih za maltanje vzorcev uporabljajo malto in pest. Drugi predelovalni pripomočki vključujejo polirnike, mline za mikroniziranje, sonike, ultracentrifuge, nanomehanske testne instrumente in druge naprave za preskušanje materialov. Hidravlična stiskalnica in komplet matric iz nerjavečega jekla se lahko uporabljajo za izdelavo vzorcev pelet za merjenje lastnosti.

Fizični laboratoriji potrebujejo aparate za zagotavljanje natančnih meritev. Tudi palice s števci igrajo svojo vlogo. Dodatna merilna orodja vključujejo termometre, električne števce, elektronske tehtnice, profilometre pisala, elipsometre in sisteme za merjenje magnetostrikcije. Za meritve polprevodniške metode se uporablja analitična tehtnica.

Mikroskopi obdelujejo slike v laboratorijih za fiziko. Laboratoriji za biofiziko lahko uporabljajo fluorescenčne mikroskope in mikroskope s svetlim poljem. Materiale je mogoče preučevati z optičnimi elektronskimi mikroskopi, fluorescenčnimi mikroskopi na svetlobnih listih, digitalnimi holografskimi mikroskopi in električno nastavljivimi lečami.

Druga pogosto uporabljena oprema za slikanje vključuje digitalne fotoaparate in specializirane visokohitrostne kamere CMOS.

V laboratorijih za biofiziko uporabljajo optično pinceto za manipulacijo posameznih molekul DNA. Ti pomagajo tudi pri merjenju bimolekularnih sil.

Laboratoriji, ki preučujejo ionsko dinamiko, zahtevajo posebno opremo, ki lahko vključuje Langmuir in emisijske sonde, plazmo čistila, oprema za zadrževanje v plazmi z nizko temperaturo, rešetke za lansiranje valov in implantacija ionskega izvora plazme (PSII) komore. Komora PSII lahko podaljša življenjsko dobo izdelka.

Polprevodniški laboratoriji uporabljajo edinstvene sisteme in naprave. Sem spadajo prehodni spektroskopski sistemi globokega nivoja, stožci CLEO za silicijeve detektorje (ki zagotavljajo hlajenje za detektorska elektronika in podpora za silicijeve detektorje), mikrovalovni sondni sistemi, fotodiode in optični ojačevalniki.

Tankoplastna oprema v fizikalnih laboratorijih vključuje sistem dvojnega brizganja ionskih žarkov, filmetrične naprave in sekundarni ionski masni spektrometer (SIMS). SIMS analizira vzorčne pege na izotopsko sestavo z natančnostjo do 100 delov na milijon.