Av Dianne Hermance Uppdaterad 30 augusti 2022
Michał Chodyra/iStock/GettyImages
Den mest grundläggande fysiklaboratorieutrustningen inkluderar dragskåp, skrivbord, bord, bänkar och gas-, vatten- och vakuumledningar. Säkerhetsutrustning – handskar, skyddsglasögon och ögonspolningsstationer – säkerställer säker användning.
Fysikalaboratorier använder en mängd olika analysatorer för att karakterisera prover:impedansanalysatorer, partikelanalysatorer, optiska flerkanalsanalysatorer, halvledarparameteranalysatorer, spektrumanalysatorer, kapacitans-spänningsanalysatorer (CV) och röntgendiffraktometrar för karakterisering av kristallint material och fas.
Atomfysikuppsättningar har specialiserade verktyg som mättnadsabsorptionsspektroskopi, radiofrekvensoptiska pumpriggar och pulsade kärnmagnetiska resonanssystem (NMR).
Dataanalys och simulering är centrala för modern fysikforskning. Vanliga programvarupaket inkluderar MATLAB, Python, IDL, Mathematica, Fiji, Origin och LabVIEW. Kvantitativa bild- och dataanalysverktyg är ovärderliga. Förutom datorer, utökar 3D-skrivare, Arduinos och Raspberry Pi-plattformar de experimentella kapaciteterna.
Elektrisk instrumentering omfattar CV-analysatorer, variabla transformatorer (variacs), låsbara förstärkare och piezoelektriska ställdon. Högspänningsenheter kräver ofta isolerade handskar för att skydda operatörerna.
Termiska studier kräver pålitliga värmekällor. Enkla kokplattor och elektriska ugnar är standard, medan gasugnar och vakuumugnar ger högre temperaturer respektive reagenstorkning. Rätt isolerade handskar och tång är obligatoriska för säkerheten.
Lasersystem är centrala i optikexperiment. Helium-neon (HeNe) lasrar, fiberkopplade lasrar, avstämbara diodlasrar, etaloner och strålstyrningsanordningar är vanliga. Allt laserarbete kräver lämpliga skyddsglasögon.
Provberedning och testning använder mortlar, mortelstötar, polermaskiner, mikroniserande kvarnar, sonikatorer, ultracentrifuger, nanomekaniska testare och hydrauliska pressar med formsatser av rostfritt stål för pelletstillverkning.
Noggrann mätning stöder alla experiment. Förutom grundläggande mätstavar, använder laboratorier termometrar, elektriska mätare, elektroniska vågar, stylus-profilometrar, ellipsometrar, magnetostriktionssystem och analytiska vågar för solid-state-studier.
Mikroskopi och avbildningsanordningar varierar beroende på disciplin. Biofysiklabbar kan använda fluorescens- och ljusfältsmikroskop, medan materialvetenskap förlitar sig på svepelektronmikroskop, ljusarksfluorescensmikroskop, digitala holografiska mikroskop och elektriskt avstämbara linser. Höghastighets CMOS-kameror och digitalkameror är också standard.
Inom biofysik manipulerar optisk pincett individuella DNA-molekyler och mäter bimolekylära krafter.
Jondynamisk forskning använder sig av Langmuir och emissionssonder, plasmarenare, lågtemperaturplasmainneslutningsenheter, vågutlösningsnät och plasmakälljonimplantationskammare (PSII), vilket kan förlänga produktens livslängd.
Halvledarlaboratorier använder transientspektroskopisystem på djup nivå, CLEO-koner för kylning och stöd för kiseldetektorer, mikrovågsprobstationer, fotodioder och optiska förstärkare.
Verktyg för tunnfilmsbearbetning inkluderar förstoftningssystem med dubbla joner, filmmetriska enheter och sekundära jonmasspektrometrar (SIMS). SIMS kan bestämma isotopsammansättningen med en precision på upp till 100 ppm.
