מכשירי מעבדה לפיזיקה נפוצה

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• ציוד מעבדה כללי
• מכשירי מנתח
• ציוד לפיזיקה אטומית
• ציוד מחשוב ותוכנה
• ציוד אלקטרוני
• גופי חימום
• מכשירי לייזר
• עיבוד ובדיקת חומרים
• כלי מדידה
• מכשירי מיקרוסקופיה והדמיה
• ציוד פוטוניקה
• ציוד פלזמה
• ציוד מוליכים למחצה
• ציוד סרט דק

הציוד שנמצא במעבדות פיזיקה משתנה ביחס למוקד המחקר. מכשירים במעבדות פיזיקה עשויים לנוע בין יתרות פשוטות ועד לייזרים וכלים מוליכים למחצה מתמחים. ניתוח חישובי, ולכן ציוד חישוב, הפך גם הוא חיוני למחקר הפיזיקה. מכשירי מעבדה לפיזיקה מסייעים בקביעת מדידות, כיול, שינויים ברכוש פיזי ודיוק.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

מעבדות פיזיקה מודרניות מכילות מכשירים המשמשים לקביעת מדידות, כיול, ניתוח וריאציות ודיוק. המוקד במחקר המעבדות קובע את המנגנון הנדרש. מכשירים נעים בין יתרות איזון ומדי חום למדי לייזרים מתקדמים וציוד מוליכים למחצה.

ציוד מעבדה כללי

ציוד המעבדה הבסיסי ביותר לפיזיקה כולל מכסי ברזל, שולחנות שולחנות, ספסלים וקווי גז, מים ואקום. ציוד בטיחות עשוי לכלול כפפות, משקפי מגן ותחנות ריסים.

מכשירי מנתח

מספר מכשירים מבצעים ניתוח על דגימות במעבדות פיזיקה. כמה דוגמאות כוללות מנתחי עכבה, מנתחי חלקיקים, מנתחי מולטי-ערוצים אופטיים, מנתחי פרמטרים מוליכים למחצה, מנתחי ספקטרום, מנתחי מתח קיבול (CV) ומנתחי רנטגן לרנטגן לאפיון חומרים גבישיים וזיהוי שלבים.

ציוד לפיזיקה אטומית

מעבדות לפיזיקה אטומית מכילות מכשירים ייחודיים. אלה עשויים לכלול ספקטרוסקופיית ספיגת רוויה, שאיבה אופטית RF ו- NMR פועם.

ציוד מחשוב ותוכנה

מעבדות פיזיקה מסתמכות רבות על ציוד מחשוב ותוכנה לניתוח נתונים. למחקר אסטרופיזיקה, קוסמולוגיה ופיזיקת אסטרו-חלקיקים נדרשים מחשוב וסימולציות עוצמתיות. כמה סוגים נפוצים של תוכנה המשמשים במעבדות כוללים MATLAB, Python, IDL, Mathematica, פיג'י, Origin ו- LabView. תוכנת ניתוח נתונים ונתונים כמותיים מוכיחה לאין ערוך במעבדות הפיזיקה. בנוסף למחשבים אישיים, מכשירי תלת מימד, ארדואינוס ו- Raspberry Pis הם מכשירים טכנולוגיים שימושיים.

ציוד אלקטרוני

מספר מכשירים מסייעים בעבודות חשמל במעבדות פיזיקה. בנוסף למנתח ה- CV, מכשירים אחרים כוללים שנאים משתנים (variacs), מגברי נעילה ומפעילים פיזואלקטריים. מכשירים חשמליים רבים כמו הווריאק דורשים כפפות גומי מיוחדות כדי להגן על המשתמש מפני מתח גבוה מסוכן.

גופי חימום

לפעמים מעבדות פיזיקה דורשות מקורות חום לניסויים, במיוחד למחקר תרמודינמיקה. צלחת חמה מייצגת את גוף החימום הפשוט ביותר. תנורים חשמליים נפוצים גם הם. בנוסף, ניתן להשתמש בתנורי גז כדי להגיע לטמפרטורות גבוהות. תנורי ואקום מספקים את היכולת לייבש ריאגנטים. כפפות ובטיחות מגן מבודדות מספקות הגנה הכרחית למכשירים אלה.

מכשירי לייזר

לייזרי HeNe משמשים בניסויי אופטיקה. אלה דורשים משקפי בטיחות כדי להגן על העיניים. מכשירי לייזר אחרים במעבדות הפיזיקה כוללים לייזרים צימוד-סיבים, לייזרי דיודה מכוונים, אטלים ומכשירי היגוי קרניים אופטיות.

עיבוד ובדיקת חומרים

דגימות גולמיות או מיוצרות במעבדת הפיזיקה ראויות לכלים שונים לעיבוד. פיזיקאים משתמשים לפעמים בטיט ועלי בכדי לטחון דגימות. מכשירי עיבוד אחרים כוללים מלטשות, טחנות מיקרוניזציה, קוליים, אולטרה צנטריפוגות, מכשירי בדיקה ננו-מכניים ומכשירי בדיקת חומרים אחרים. ניתן להשתמש בלחץ הידראולי וסט פלדת אל חלד לייצור דגימות גלולה למדידות נכסים.

כלי מדידה

מעבדות לפיזיקה דורשות מכשירים כדי להבטיח מדידות מדויקות. אפילו מקלות מטר משחקים תפקיד. כלי מדידה נוספים כוללים מדחומים, מדי חשמל, איזונים אלקטרוניים, פרופיל מדיטורים, אליפומטרים ומערכות מדידת מגנטוס. מאזן אנליטי משמש למדידות שיטת מצב מוצק.

מכשירי מיקרוסקופיה והדמיה

מיקרוסקופים מטפלים בהדמיה במעבדות פיזיקה. מעבדות ביופיזיקה עשויות להשתמש במיקרוסקופי פלואורסצנטי ובמיקרוסקופי שדה בהירים. ניתן ללמוד חומרים באמצעות סריקת מיקרוסקופים אלקטרוניים, מיקרוסקופים עם פלואורסצנט גיליון אור, מיקרוסקופים הולוגרפיים דיגיטליים ועדשות מכוונות חשמליות.

ציוד הדמיה אחר הנפוץ כולל מצלמות דיגיטליות ומצלמות CMOS במהירות גבוהה.

ציוד פוטוניקה

במעבדות ביו-פיזיקה משתמשים בפינצטה אופטית לתמרון מולקולות בודדות של DNA. אלה מסייעים גם במדידת כוחות בימולקולאריים.

ציוד פלזמה

מעבדות הבוחנות דינמיקת יונים דורשות ציוד מיוחד שיכול לכלול בדיקות Langmuir ופולטות, חומרי ניקוי פלזמה, ציוד לכליאת פלזמה בטמפרטורה נמוכה, רשתות שיגור לגלים ותאי PSI (השתלת יונים במקור פלסמה). תא PSII יכול להאריך את חיי המוצר.

ציוד מוליכים למחצה

מעבדות מוליכים למחצה משתמשים במערכות והתקנים ייחודיים. אלה כוללים מערכות ספקטרוסקופיה חולפות ברמה עמוקה, קונוסי CLEO לגלאי סיליקון (המספקים קירור לאלקטרוניקה של גלאים ותמיכה לגלאי סיליקון), מערכות בדיקות מיקרוגל, פוטודיודות ומגברים אופטיים.

ציוד סרט דק

ציוד סרט דק במעבדות פיזיקה כולל מערכת התזת קרני יון כפולה, מכשירי פילמטריה וספקטרומטר מסת יון משני (SIMS). SIMS מנתח נקודות מדגם להרכב איזוטופי בדיוק של עד 100 חלקים למיליון.