Por Dianne Hermance Actualizado el 30 de agosto de 2022
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El equipo más básico del laboratorio de física incluye campanas extractoras, escritorios, mesas, bancos y líneas de gas, agua y vacío. El equipo de seguridad (guantes, gafas y estaciones lavaojos) garantiza un funcionamiento seguro.
Los laboratorios de física emplean una variedad de analizadores para caracterizar muestras:analizadores de impedancia, analizadores de partículas, analizadores ópticos multicanal, analizadores de parámetros de semiconductores, analizadores de espectro, analizadores de capacitancia-voltaje (CV) y difractómetros de rayos X para la caracterización de materiales cristalinos e identificación de fases.
Las instalaciones de física atómica cuentan con herramientas especializadas, como etapas de espectroscopia de absorción de saturación, equipos de bombeo óptico de radiofrecuencia y sistemas de resonancia magnética nuclear (RMN) pulsados.
El análisis y la simulación de datos son fundamentales para la investigación en física moderna. Los paquetes de software comunes incluyen MATLAB, Python, IDL, Mathematica, Fiji, Origin y LabVIEW. Las herramientas cuantitativas de análisis de datos e imágenes son invaluables. Además de las PC, las impresoras 3D, Arduinos y las plataformas Raspberry Pi amplían las capacidades experimentales.
La instrumentación eléctrica abarca analizadores CV, transformadores variables (variacs), amplificadores lock-in y actuadores piezoeléctricos. Los dispositivos de alto voltaje a menudo requieren guantes aislados para proteger a los operadores.
Los estudios térmicos requieren fuentes de calor confiables. Las placas calientes simples y los hornos eléctricos son estándar, mientras que los hornos de gas y los hornos de vacío proporcionan temperaturas más altas y secado de reactivos, respectivamente. Por motivos de seguridad, es obligatorio utilizar guantes y pinzas con aislamiento adecuado.
Los sistemas láser son fundamentales en los experimentos ópticos. Son comunes los láseres de helio-neón (HeNe), los láseres de fibra acoplada, los láseres de diodo sintonizables, los etalones y los dispositivos de dirección del haz. Todo trabajo con láser exige el uso de gafas de seguridad adecuadas.
La preparación y las pruebas de muestras utilizan morteros, morteros, pulidores, molinos micronizadores, sonicadores, ultracentrífugas, probadores nanomecánicos y prensas hidráulicas con juegos de matrices de acero inoxidable para la fabricación de pellets.
La medición precisa sustenta todos los experimentos. Además de los metros básicos, los laboratorios emplean termómetros, medidores eléctricos, balanzas electrónicas, perfilómetros de lápiz óptico, elipsómetros, sistemas de magnetoestricción y balanzas analíticas para estudios de estado sólido.
Los dispositivos de microscopía e imágenes varían según la disciplina. Los laboratorios de biofísica pueden utilizar microscopios de fluorescencia y de campo brillante, mientras que la ciencia de materiales se basa en microscopios electrónicos de barrido, microscopios de fluorescencia de láminas de luz, microscopios holográficos digitales y lentes sintonizables eléctricamente. Las cámaras CMOS de alta velocidad y las cámaras digitales también son estándar.
En biofísica, las pinzas ópticas manipulan moléculas de ADN individuales y miden fuerzas bimoleculares.
La investigación en dinámica iónica emplea Langmuir y sondas emisivas, limpiadores de plasma, unidades de confinamiento de plasma de baja temperatura, rejillas de lanzamiento de ondas y cámaras de implantación de iones de fuente de plasma (PSII), que pueden extender la vida útil de los productos.
Los laboratorios de semiconductores utilizan sistemas de espectroscopia transitoria de nivel profundo, conos CLEO para enfriamiento y soporte de detectores de silicio, estaciones de sondas de microondas, fotodiodos y amplificadores ópticos.
Las herramientas de procesamiento de películas delgadas incluyen sistemas de pulverización catódica con haz de iones duales, dispositivos Filmetrics y espectrómetros de masas de iones secundarios (SIMS). El SIMS puede determinar la composición isotópica con una precisión de hasta 100 partes por millón.
