Par Dianne Hermance Mis à jour le 30 août 2022
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L'équipement de laboratoire de physique le plus élémentaire comprend des sorbonnes, des bureaux, des tables, des bancs et des conduites de gaz, d'eau et de vide. L'équipement de sécurité (gants, lunettes et douches oculaires) garantit un fonctionnement sûr.
Les laboratoires de physique utilisent divers analyseurs pour caractériser les échantillons :analyseurs d'impédance, analyseurs de particules, analyseurs optiques multicanaux, analyseurs de paramètres de semi-conducteurs, analyseurs de spectre, analyseurs de capacité et de tension (CV) et diffractomètres à rayons X pour la caractérisation des matériaux cristallins et l'identification de phase.
Les installations de physique atomique disposent d'outils spécialisés tels que des étages de spectroscopie de saturation et d'absorption, des plates-formes de pompage optique radiofréquence et des systèmes de résonance magnétique nucléaire pulsée (RMN).
L'analyse des données et la simulation sont au cœur de la recherche en physique moderne. Les progiciels courants incluent MATLAB, Python, IDL, Mathematica, Fiji, Origin et LabVIEW. Les outils d’analyse quantitative d’images et de données sont inestimables. En plus des PC, les imprimantes 3D, les Arduinos et les plates-formes Raspberry Pi élargissent les capacités expérimentales.
L'instrumentation électrique comprend des analyseurs CV, des transformateurs variables (variacs), des amplificateurs verrouillables et des actionneurs piézoélectriques. Les appareils à haute tension nécessitent souvent des gants isolants pour protéger les opérateurs.
Les études thermiques nécessitent des sources de chaleur fiables. De simples plaques chauffantes et des fours électriques sont standards, tandis que les fours à gaz et les fours à vide fournissent respectivement des températures plus élevées et un séchage des réactifs. Des gants isolés et des pinces appropriés sont obligatoires pour des raisons de sécurité.
Les systèmes laser jouent un rôle essentiel dans les expériences d’optique. Les lasers hélium-néon (HeNe), les lasers couplés à des fibres, les lasers à diode accordable, les étalons et les dispositifs d'orientation de faisceau sont courants. Tout travail au laser nécessite des lunettes de sécurité appropriées.
La préparation et les tests des échantillons utilisent des mortiers, des pilons, des polissoirs, des broyeurs de micronisation, des sonicateurs, des ultracentrifugeuses, des testeurs nanomécaniques et des presses hydrauliques avec des jeux de matrices en acier inoxydable pour la fabrication de granulés.
Des mesures précises sont à la base de toutes les expériences. En plus des compteurs de base, les laboratoires utilisent des thermomètres, des compteurs électriques, des balances électroniques, des profilomètres à stylet, des ellipsomètres, des systèmes de magnétostriction et des balances analytiques pour les études sur l'état solide.
Les appareils de microscopie et d'imagerie varient selon la discipline. Les laboratoires de biophysique peuvent utiliser des microscopes à fluorescence et à fond clair, tandis que la science des matériaux s'appuie sur des microscopes électroniques à balayage, des microscopes à fluorescence à feuille de lumière, des microscopes holographiques numériques et des lentilles accordables électriquement. Les caméras CMOS haute vitesse et les appareils photo numériques sont également standard.
En biophysique, les pinces optiques manipulent des molécules d'ADN individuelles et mesurent les forces bimoléculaires.
La recherche sur la dynamique ionique utilise des sondes de Langmuir et émissives, des nettoyeurs de plasma, des unités de confinement de plasma à basse température, des grilles de lancement d'ondes et des chambres d'implantation d'ions à source de plasma (PSII), qui peuvent prolonger la durée de vie des produits.
Les laboratoires de semi-conducteurs utilisent des systèmes de spectroscopie transitoire en profondeur, des cônes CLEO pour le refroidissement et le support des détecteurs en silicium, des stations de sonde micro-ondes, des photodiodes et des amplificateurs optiques.
Les outils de traitement de couches minces comprennent des systèmes de pulvérisation à double faisceau d'ions, des appareils Filmetrics et des spectromètres de masse à ions secondaires (SIMS). Le SIMS peut déterminer la composition isotopique avec une précision allant jusqu'à 100 parties par million.