Научные инструменты, приборы, установки

Астрономические инструменты и приборы

Армиллярная сфера. Конструктор: Антонио Сантуччи

Армиллярная сфераАрмиллярная сфера

Армилля́рная сфе́ра, древний астрономический инструмент, употреблявшийся уже в 3 в. до н. э. для определения экваториальных или эклиптических координат небесных светил. Армиллярная сфера состоит из нескольких металлических колец с делениями, снабжённых диоптрами; некоторые кольца могут поворачиваться вокруг своей центральной точки. Перед наблюдениями плоскости колец устанавливаются параллельно плоскости небесного экватора или эклиптики. Вышла из употребления с 17 в.

Секстант (прибор)Секстант (прибор)

Секста́нт, навигационный прибор для измерения углов между объектами. Представляет собой октант со шкалой, увеличенной до 60° (1/6 окружности), что позволяет измерять углы, превышающие 90°. Как правило, секстантом измеряют углы между небесными объектами и горизонтом (что необходимо для определения географических координат точки наблюдения) и горизонтальные углы между объектами на местности. В основе устройства секстанта – два зеркала, позволяющие одновременно видеть в одном поле зрения два объекта (например, Солнце и линию горизонта), и круговая шкала для определения угла между зеркалами. В отсутствие видимого горизонта его положение может определяться при помощи уровня или отвеса. В настоящее время секстант используется в качестве альтернативы спутниковой навигации.

Графометр. Германия или Франция (?). Конец 17 – начало 18 вв.

АстролябияАстролябия

Астроля́бия, угломерный прибор, служивший до 18 в. для определения широт и долгот в астрономии. У древних греков астролябия состояла из системы армиллярных сфер. Упрощённый вариант представлял собой круг со шкалой и с парой диоптров, укреплённых на алидадной линейке, которая вращалась вокруг центра круга. Он подвешивался в вертикальной плоскости, проходящей через наблюдаемое светило. После наведения диоптров на светило отсчёт по кругу позволял определить его высоту. Позже диоптры были заменены зрительной трубой, а круг – сектором.

Астролябия Данжона.

Астролябия ДанжонаАстролябия Данжона

Астроля́бия Данжо́на, прибор, предназначенный для определения координат звёзд и точного местного времени. По сути, это небольшой горизонтальный телескоп. Предназначен для наблюдения звёзд на зенитном расстоянии около 30°. Призменную астролябию Данжона называют также безличной астролябией, поскольку при работе с ней исключаются ошибки фокусировки.

Солнечные часы. Сент-Майклс-Маунт Корнуолл

ГномонГномон

Гно́мон, простейший и один из древнейших астрономических инструментов. Представляет собой вертикальный стержень, укреплённый на горизонтальной площадке. В солнечный день по длине и направлению тени стержня можно определить высоту и азимут Солнца, а также широту места. Самая короткая в течение суток тень наблюдается в истинный полдень, а её направление определяет положение местного меридиана по полуденной линии. Измеряя длину тени в течение года, астрономы определяли моменты летнего и зимнего солнцестояний.

Детектор гравитационных волн Virgo

Лазерная гравитационно-волновая антенна

Ла́зерная гравитацио́нно-волнова́я анте́нна, экспериментальная наземная установка для детектирования гравитационных волн, представляющая собой высокочувствительный лазерный интерферометр. Регистрация гравитационно-волнового сигнала такой антенной осуществляется по наблюдаемому квазипериодическому смещению интерференционной картины, образуемой лазерными лучами, которое происходит вследствие изменения длины плеч интерферометра под действием гравитационной волны. Лазерные гравитационно-волновые антенны используются для детектирования гравитационных волн от катастрофических астрофизических событий, примером которых могут служить слияния массивных объектов – чёрных дыр и нейтронных звёзд.

Приборы и методы экспериментальной физики

Оптическая линза

Опти́ческая ли́нза, прозрачное тело, ограниченное двумя поверхностями, преломляющими световые лучи, способное формировать оптические изображения предметов. Линза является одним из основных элементов оптических систем. Наиболее часто используются линзы, поверхности которых имеют общую ось симметрии и сферическую форму. Преломляющие свойства оптической линзы зависят от радиусов кривизны сферических поверхностей, толщины линзы и показателя преломления материала, из которого она изготовлена. Оптические линзы подразделяют на собирающие (преобразуют параллельный световой пучок в сходящийся), рассеивающие (преобразуют параллельный пучок в расходящийся) и афокальные (после прохождения через них параллельный пучок остаётся параллельным).

Поляризационные приборы

Поляризацио́нные прибо́ры, оптические приборы для получения, преобразования и анализа поляризованного оптического излучения, а также для различных исследований и измерений, использующих явление поляризации света. К поляризационным приборам относятся поляризаторы, фазовые пластинки, оптические компенсаторы, поляризационные призмы, модуляторы света и др. Поляризационные приборы широко применяются в исследованиях электронной структуры атомов, молекул и твёрдых тел, динамики спиновых систем, электрических и магнитных свойств различных сред, поверхностных явлений и оптических свойств тонких плёнок, для регистрации статических механических напряжений, а также акустических и ударных волн в прозрачных средах, при изучении диффузии макромолекул в растворах, для определения содержания оптически активных молекул в растворах и т. д.

Нейтронные детекторы

Нейтро́нные дете́кторы, приборы для регистрации потока нейтронов, а также отдельных нейтронов. Нейтронные детекторы всегда содержат некоторое вещество (называемое радиатором или конвертером), ядра которого при взаимодействии с нейтроном порождают заряженные частицы или гамма-кванты, которые затем детектируются традиционными методами регистрации ионизирующего излучения. В нейтронных детекторах используются различные виды взаимодействий нейтронов с ядрами радиатора: упругое рассеяние нейтронов, ядерные реакции захвата нейтрона и деления тяжёлых ядер. Ещё одним методом детектирования нейтронов является т. н. метод радиоактивных индикаторов. Нейтронные детекторы применяются в ядерно-физических исследованиях и имеют практическое приложение, например, в нейтронном каротаже, нейтронографии, неразрушающем контроле.

Искровая камера

Искрова́я ка́мера, один из трековых детекторов частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка искровых электрических разрядов вдоль траектории её движения. Простейшая искровая камера представляет собой систему параллельных металлических пластин (электродов), пространство между которыми заполнено инертным газом. Широко используются проволочные искровые камеры, электроды которых состоят из множества параллельных проволочек. Точность определения координат частицы в искровой камере составляет 0,3–1 мм, время памяти 0,5–1 мкс, частота срабатывания камеры 10–100 Гц. Большая искровая камера способна зарегистрировать сотни частиц за время одного наблюдения. Искровая камера широко используется в исследованиях ядерных реакций, элементарных частиц и космических лучей.

Магнитострикционный преобразователь

Магнитострикцио́нный преобразова́тель, электромеханическое устройство, основанное на явлении магнитострикции и использующее в своей работе магнитострикционные материалы, для преобразования электрической энергии в механическую и наоборот. Конструктивно представляет собой сердечник (преобразующий элемент) из магнитострикционного материала (никель, ферриты, пермаллой, алфер, терфенол-D, гальфенол и др.) с электромагнитной обмоткой. Магнитострикционные преобразователи применяют в различных отраслях промышленности: станкостроении, приборостроении, автомобильной, химической, аэрокосмической промышленности, электронике и нефтедобыче.

Ионизационная камера

Ионизацио́нная ка́мера, детектор частиц, действие которого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию газа; служит для определения энергии частиц и их идентификации. Широко используется в дозиметрии, для контроля за работой ускорителей заряженных частиц и ядерных реакторов, в экспериментальной ядерной физике, в исследованиях космических лучей и др.

Навигационные приборы

Научные инструменты, приборы, установки

Графометр. Германия или Франция (?). Конец 17 – начало 18 вв.

Астролябия

Астроля́бия, угломерный прибор, служивший до 18 в. для определения широт и долгот в астрономии. У древних греков астролябия состояла из системы армиллярных сфер. Упрощённый вариант представлял собой круг со шкалой и с парой диоптров, укреплённых на алидадной линейке, которая вращалась вокруг центра круга. Он подвешивался в вертикальной плоскости, проходящей через наблюдаемое светило. После наведения диоптров на светило отсчёт по кругу позволял определить его высоту. Позже диоптры были заменены зрительной трубой, а круг – сектором.

Научные инструменты, приборы, установки

Секстант (прибор)

Секста́нт, навигационный прибор для измерения углов между объектами. Представляет собой октант со шкалой, увеличенной до 60° (1/6 окружности), что позволяет измерять углы, превышающие 90°. Как правило, секстантом измеряют углы между небесными объектами и горизонтом (что необходимо для определения географических координат точки наблюдения) и горизонтальные углы между объектами на местности. В основе устройства секстанта – два зеркала, позволяющие одновременно видеть в одном поле зрения два объекта (например, Солнце и линию горизонта), и круговая шкала для определения угла между зеркалами. В отсутствие видимого горизонта его положение может определяться при помощи уровня или отвеса. В настоящее время секстант используется в качестве альтернативы спутниковой навигации.

Научные инструменты, приборы, установки

Квадрант (прибор)

Квадра́нт, астрономический угломерный инструмент, служивший для измерения высоты небесных светил над горизонтом и угловых расстояний между светилами. Представляет собой пластину в форме четверти круга с делениями для отсчёта углов от 0 до 90°, устанавливаемую в вертикальной плоскости. К оси, проходящей через центр круга и перпендикулярной к нему, крепится одним концом линейка с визирами или зрительная труба, поворачивающаяся вдоль лимба. За начало отсчёта принимается направление отвеса, закреплённого в центре круга. Продолжение направления линейки до дуги квадранта показывает зенитное расстояние светила.

Научные инструменты, приборы, установки

Октант (прибор)

Окта́нт, угломерный навигационный прибор, шкала которого представляет собой дугу, равную 1/8 окружности. Принцип действия октанта основан на использовании зеркал, позволяющих одновременно видеть в одном поле зрения оба объекта (например, Солнце и линию горизонта), между которыми измеряется угол. Входящие в конструкцию зеркала позволяют при шкале в 45° измерять углы до 90°. Октант широко применялся до конца 19 в., но был постепенно вытеснен секстантом.

Научные инструменты, приборы, установки

Сцинтилляционный детектор

Сцинтилляцио́нный дете́ктор, прибор для регистрации единичных частиц, а также электронно-фотонных и электронно-ядерных ливней при помощи сцинтилляций, возникающих при прохождении частиц через среду (сцинтиллятор). Применяется для регистрации заряженных или нейтральных частиц, осколков деления ядер, а также гамма-квантов. Сцинтилляционные детекторы используют в спектрометрии, ядерной физике, физике элементарных частиц, медицине, геологии, работе служб безопасности и др.

Читать полностью

Физические установки, инструменты и приборы

Научные инструменты, приборы, установки

Магнитная нейтронография

Магни́тная нейтроногра́фия, экспериментальный метод исследования магнитной структуры конденсированных сред с помощью упругого когерентного рассеяния (дифракции) нейтронов низких энергий (< 0.5 эВ) при взаимодействии магнитных моментов нейтрона и атома. Основным объектом изучения являются кристаллы с упорядоченной магнитной структурой. Магнитная нейтронография фактически является единственным прямым методом определения магнитной структуры кристаллов. С её помощью возможно определение как величин магнитных моментов атомов, так и их ориентаций относительно кристаллографических осей.

Научные инструменты, приборы, установки

Интерферометр Майкельсона

Интерферо́метр Ма́йкельсона, двухлучевой оптический интерферометр, с помощью которого впервые была измерена длина волны света. В основе работы интерферометра лежит пространственное разделение пучка света с помощью разделительной пластинки для получения двух взаимно когерентных лучей, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе, и наблюдается результат их интерференции. Интерферометр Майкельсона широко используется в физических и астрономических исследованиях, а также в измерительной технике.

Научные инструменты, приборы, установки

Нейтронный генератор

Нейтро́нный генера́тор, устройство, в котором в результате термоядерных реакций синтеза лёгких ядер, преимущественно слияния ядер дейтерия (d) и трития (t) , а также дейтерия и дейтерия , образуются моноэнергетические быстрые нейтроны (n) с энергией 14,1 и 2,5 МэВ соответственно. Нейтронные генераторы используют: в геологии для разведки и разработки нефтегазовых и рудных месторождений; в металлургической и горнодобывающей промышленности; для поиска и идентификации взрывчатых веществ и ядерных материалов; для исследования состава вещества планет и других небесных тел; в онкологии для нейтронной лучевой терапии; в экспериментах по созданию ядерных энергетических установок и термоядерных реакторов.

Научные инструменты, приборы, установки

Искровой счётчик

Искрово́й счётчик, счётчик заряженных частиц, принцип действия которого основан на возникновении искрового разряда в газе при попадании в него заряженной частицы. Простейший искровой счётчик состоит из двух параллельных металлических пластин (катода и анода), заключённых в герметический объём, заполненный газом. К электродам прикладывается разность потенциалов, создающая в промежутке между электродами сильное однородное электрическое поле. При пролёте через счётчик заряженная частица ионизует молекулы газа, что приводит к возникновению искрового разряда между электродами в месте прохождения частицы. Регистрация искрового разряда осуществляется по возникающему импульсу электрического тока искры или по световой вспышке искры.