Væsentligt udstyr i moderne fysiklaboratorier

Af Dianne Hermance Opdateret 30. august 2022

Michał Chodyra/iStock/GettyImages

Generelt laboratorieudstyr

Det mest basale fysiklaboratorieudstyr omfatter stinkskabe, skriveborde, borde, bænke og gas-, vand- og vakuumledninger. Sikkerhedsudstyr – handsker, beskyttelsesbriller og øjenskyllestationer – sikrer sikker drift.

Analyseinstrumenter

Fysiklaboratorier anvender en række forskellige analysatorer til at karakterisere prøver:impedansanalysatorer, partikelanalysatorer, optiske multikanalanalysatorer, halvlederparameteranalysatorer, spektrumanalysatorer, kapacitans-spændingsanalysatorer (CV) og røntgendiffraktometre til karakterisering af krystallinsk materiale og fase.

Atomfysisk udstyr

Atomfysik-opsætninger har specialiserede værktøjer såsom mætnings-absorptionsspektroskopistadier, radiofrekvensoptiske pumperigge og pulserende nuklear magnetisk resonans (NMR)-systemer.

Computerudstyr og software

Dataanalyse og simulering er centrale i moderne fysikforskning. Fælles softwarepakker inkluderer MATLAB, Python, IDL, Mathematica, Fiji, Origin og LabVIEW. Kvantitative billed- og dataanalyseværktøjer er uvurderlige. Ud over pc'er udvider 3D-printere, Arduinos og Raspberry Pi-platforme eksperimentelle muligheder.

Elektrisk udstyr

Elektrisk instrumentering omfatter CV-analysatorer, variable transformere (variacs), låseforstærkere og piezoelektriske aktuatorer. Højspændingsenheder kræver ofte isolerede handsker for at beskytte operatører.

Varmeelementer

Termiske undersøgelser kræver pålidelige varmekilder. Simple varmeplader og elektriske ovne er standard, mens gasovne og vakuumovne giver henholdsvis højere temperaturer og reagenstørring. Korrekt isolerede handsker og tang er obligatorisk for sikkerheden.

Laserapparat

Lasersystemer er afgørende i optikeksperimenter. Helium-neon (HeNe) lasere, fiberkoblede lasere, afstembare diode lasere, etaloner og strålestyringsenheder er almindelige. Alt laserarbejde kræver passende sikkerhedsbriller.

Materialebehandling og -testning

Prøveforberedelse og -testning bruger mørtler, støde, polermaskiner, mikroniseringsmøller, sonikatorer, ultracentrifuger, nanomekaniske testere og hydrauliske presser med matricesæt af rustfrit stål til pelletfremstilling.

Måleværktøjer

Nøjagtig måling understøtter alle eksperimenter. Ud over grundlæggende målerstokke anvender laboratorier termometre, elektriske målere, elektroniske vægte, stylus-profilometre, ellipsometre, magnetostriktionssystemer og analytiske vægte til faststofundersøgelser.

Mikroskopi og billeddannelsesapparat

Mikroskopi- og billedbehandlingsenheder varierer efter disciplin. Biofysiske laboratorier kan bruge fluorescens- og lysfeltsmikroskoper, mens materialevidenskab er afhængig af scanningselektronmikroskoper, lysark-fluorescensmikroskoper, digitale holografiske mikroskoper og elektrisk indstillelige linser. Højhastigheds-CMOS-kameraer og digitale kameraer er også standard.

Fotonikudstyr

I biofysik manipulerer en optisk pincet individuelle DNA-molekyler og måler bimolekylære kræfter.

Plasmaudstyr

Iondynamisk forskning anvender Langmuir- og emissive prober, plasmarensere, lavtemperatur-plasma-indeslutningsenheder, bølgeudsendelsesgitre og plasma-source ionimplantationskamre (PSII), som kan forlænge produktets levetid.

Halvlederudstyr

Halvlederlaboratorier bruger transientspektroskopisystemer på dybt niveau, CLEO-kegler til siliciumdetektorkøling og -understøttelse, mikrobølgesondestationer, fotodioder og optiske forstærkere.

Tyndfilmsudstyr

Tyndfilmsbehandlingsværktøjer omfatter dual-ion-beam sputtersystemer, filmetrics-enheder og sekundære ionmassespektrometre (SIMS). SIMS kan bestemme isotopsammensætning med en præcision på op til 100 dele pr. million.