| Nachrichten aus dem Jahresbericht 2005 |
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Grundlagen der Metrologie |
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| Messungen an lateral strukturierten Grenzflächen: Auf dem Weg zur Scatterometrie mit Röntgenstrahlen |
Lateral strukturierte Grenzflächen lassen sich mit Hilfe der Scatterometrie mit Röntgenstrahlen untersuchen. Zur Unterstützung der Entwicklung quantitativer Modelle sind in Zusammenarbeit mit der AG 5.15 an Proben mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen vergleichende Untersuchungen mit komplementären Techniken durchgeführt worden. Dabei kam neben der diffusen Röntgenstreuung (DXRS) auch das Large-Range-SPM (LR-SPM) der PTB zum Einsatz.
J. Stümpel, AG 5.13, juergen.stuempel@ptb.de |
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| Referenzsoftware und Web-Frontend für die Berechnung von Rauheitskenngrößen |
Die in der PTB entwickelte zertifizierte Referenzsoftware dient der Berechnung von Kenngrößen in der Rauheitsmesstechnik. Hierfür wurde ein neues Web-Frontend entwickelt.
L. Jung, AG 5.17, lena.jung@ptb.de |
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| Untersuchung eines Interferometers mit akustischer Brechzahlkorrektur am Nanometerkomparator |
Im Rahmen eines EUROMET-Projektes wurde in Zusammenarbeit mit dem finnischen Metrologieinstitut MIKES ein dort entwickeltes Interferometer mit akustischer Brechzahlkompensation in Referenz zum Vakuuminterferometer des Nanometerkomparators untersucht. Bei einem Luftweg von 2 m ergaben sich Differenzen von kleiner 50 nm.
J. Flügge, AG 5.21, jens.fluegge@ptb.de |
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| Verbesserte Darstellung der Winkelskale in der PTB |
Die erweiterte Messunsicherheit (k=2) des primären Winkelkomparators der PTB zur Darstellung der Winkelskale konnte durch einen neuen Antrieb und ein zusätzliches Kalibrierverfahren auf 0.002 Winkelsekunden verringert werden. Dies wurde durch einen Messvergleich mit einem hochauflösenden digitalen Winkelmessgerät im Vollwinkelmessbereich nachgewiesen.
M. Krause, AG 5.23, michael.krause@ptb.de |
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| Sukzessive Objektiv-Optimierung unter den Bedingungen des späteren Einsatzes |
Für die Neubestimmung der Avogadrokonstanten mit dem Ziel einer möglichen Neudefinition des kg sind bislang unerreicht geringe Unsicherheiten zu erzielen. Beim Kugelinterferometer wurde dazu ein neuer Weg beschritten: in Zusammenarbeit mit Carl Zeiss Jena wurden die Kugelobjektive des Interferometers in einer thermostatisierten Vakuumkammer vermessen und optimiert.
A. Nicolaus, AG 5.41, arnold.nicolaus@ptb.de |
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| Untersuchung der Homogenität der thermischen Ausdehnung mit dem Präzisionsinterferometer |
Die Untersuchung des thermischen Ausdehnungsverhaltens mittels interferentieller Längenmessung basiert auf der Auswertung von Interferenzbildern und damit auf einer Art „Längentopografie“ der Probe. Aus dem Verhalten dieser Längentopografie bei verschiedenen Temperaturen können Rückschlüsse über die Homogenität der thermischen Ausdehnung gewonnen werden. Es wurde demonstriert, in welcher Weise störende Einflüsse beseitigt werden können, sodass Unsicherheiten im sub-nm Bereich erreicht werden können.
R. Schödel, AG 5.46, rene.schoedel@ptb.de |
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| Entwicklung eines Absolutinterferometers mit einem Diodenlaser |
Mit einer DFB-Laserdiode als Lichtquelle wurde ein Interferometer zur Messung absoluter Distanzen
(< 2 m) aufgebaut. Eine relativ hohe Modulationsfrequenz und eine Amplitudenstabilisierung des Lichts erlauben es, auf den sonst üblichen zweiten Laser zur Kompensation von Vibrationen zu verzichten.
K. Meiners-Hagen, AG 5.42, karl.meiners-hagen@ptb.de |
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| Einfluss von Rauheit und Oberflächenbehandlung auf die interferentielle Längenmessung von Parallelendmaßen |
Bei interferometrischen Längenmessungen an Parallelendmaßen wurde der Einfluss verschiedener Verfahren zur fachgerechten Behandlung und Reinigung der Messflächen auf den optischen Phasensprung untersucht. Der mögliche Phasensprungversatz liegt in der Größenordnung von nur 1 nm.
P. Franke, AG 5.43, peter.franke@ptb.de |
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| Verfahren zur Positionierung von Mikrobauteilen |
Ein neues Verfahren für die Montage von Spitzen für Rastersondenmikroskope verwendet eine 12-Achsen Positioniereinheit sowie für die Betrachtung zwei Kamerasysteme. Spezielle Mikrogreifer und Strategien gewährleisten eine schonende Handhabung von sensiblen Bauteilen und führen zu einer µm-genauen Positionierung mit hoher Reproduzierbarkeit.
R. Meeß, AG 5.56, rudolf.meess@ptb.de |
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| Entwicklung eines Sechs-Achsen-Montagesystems |
Mit hoher Genauigkeit ermöglicht ein neues hochvakuumtaugliches Sechs-Achsen-Montagesystem die Positionierung von Bauteilen. Das System verfügt über mechanische und elektrostatische Greifer. Bei Anwendung unter atmosphärischen Bedingungen können auch Vakuumgreifer in Kombination mit zwei CCD Kameras eingesetzt werden
R. Meeß, AG 5.56, rudolf.meess@ptb.de |
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| Erzeugung mäanderförmiger Mikrostrukturen |
Mäanderförmige Mikrostrukturen wurden mit Hilfe von einem UV-Lasersystem hergestellt. Ein Multiscanning Verfahren erlaubt die Herstellung von 20 µm breiten Mäanderstrukturen, die als Sensorelemente in einer großen Vielfalt von Anwendungen zur Messung von Kraft, Temperatur oder Magnetfeldern eingesetzt werden können.
C. Siewert, AG 5.54, carsten.siewert@ptb.de |
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| Konstruktion und Fertigung einer Nanokraft-Messeinrichtung |
Ziel der Nanokraft-Messeinrichtung ist, die Kräfte im Bereich < 10-6 Newton mit einer Auflösung von 10-12 Newton zu messen. Hauptanwendung wird die Kalibrierung von Tastsensoren für die dimensionelle Messtechnik an Mikro- und Nanostrukturen sein.
M. Müller, AG 5.51, michael.mueller@ptb.de |
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Metrologie für die Wirtschaft |
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| Diamantgedrehte Tiefen-Einstellnormale mit Rillentiefen bis 5 mm |
Für die Kalibrierung von Oberflächenmessgeräten mit großem vertikalen Messbereich wurden im Rahmen einer Industriekooperation Präzisions-Tiefen-Einstellnormale mit Rillentiefen bis 5 mm hergestellt. Aufgrund der sehr geringen Rauheit der Oberfläche können diese Normale sowohl für die Kalibrierung von optischen als auch taktilen Messgeräten eingesetzt werden.
U. Brand, AG 5.11, uwe.brand@ptb.de |
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| Modellierung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von 3D-Mikrotastsensoren aus Silizium |
Für die Berechnung und die Optimierung linearer und nicht linearer mechanischer und elektrischer Eigenschaften von 3D-Mikrotastsensoren aus Silizium mit Piezowiderständen wurden neue Messmethoden sowie neue numerische und analytische Modelle entwickelt.
V. Nesterov, AG 5.11, vladimir.nesterov@ptb.de |
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| Entwicklung von Normalen des Elastizitätsmoduls ultradünner Schichten zur Kalibrierung von laserakustischen Messgeräten |
Zur Kalibrierung von laserakustischen Messgeräten, mit denen der Elastizitätsmodul ultradünner Schichten gemessen werden kann, wurden Normale entwickelt und bereitgestellt.
K. Herrmann, AG 5.12, konrad.herrmann@ptb.de |
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| Direkte, rückführbare 1D-Längenmessung im Rasterelektronenmikroskop zur Schichtdickenbestimmung an Querschnitten |
Die Schichtdickenbestimmung an Querschnitten im Rasterelektronenmikroskop konnte durch eine direkte, rückführbare 1D-Längenmessung deutlich verbessert werden.
T. Ahbe, AG 5.14, thomas.ahbe@ptb.de |
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| Charakterisierung von Testmasken für die Qualifizierung von Fotolithografie-Objektiven |
Es wurden Fotomasken mit unterschiedlichem Design von Teststrukturen in der PTB charakterisiert, die zum einen die Bestimmung des Maßstabsfaktors und zum anderen des Kontrastverhaltens von Fotolithografie-Objektiven erlauben.
W. Häßler-Grohne, AG 5.22, wolfgang.haessler-grohne@ptb.de |
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| Simulation der REM Abbildung an EUV-Lithografiemasken |
Für verschiedene Konfigurationen des Schichtaufbaus von EUV-Reflexionsmasken wurden Monte-Carlo Simulationen des im Rasterelektronenmikroskop (REM) zu erwartenden Signalkontrastes an Kanten durchgeführt.
G. Frase, AG 5.22, carl.g.frase@ptb.de |
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| Anwendung der Phasengittertechnologie zur Winkelmessung mit elektronischen Autokollimatoren |
Durch eine optische Simulationsrechnung wurde gezeigt, dass bei Verwendung eines Phasengitters für die Messmarke eines Autokollimators die Winkelmessunsicherheit bei kleinen Aperturen und großen Arbeitsabständen verringert werden kann, indem die Abbildungseigenschaften im beugungsbegrenzten Bereich verbessert werden.
G. Fütterer, AG 5.23, gerald.fuetterer@ptb.de |
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| Vergleichsmessungen mit optischen und taktilen Mikro-Sensoren |
Es wurde erstmals eine internationale Vergleichsmessung mit taktilen und optischen Mikro-Sensoren an einem von der PTB entwickelten Mikro-Konturnormal durchgeführt. An der Vergleichsmessung waren 7 Teilnehmer mit Messgeräten unterschiedlicher Messtechnik beteiligt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung der optischen und der taktilen Sensoren innerhalb weniger µm bzw. innerhalb 0,01°.
M. Neugebauer, AG 5.31, michael.neugebauer@ptb.de |
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| Rückführbare Messtechnik in der Produktionslinie |
In einem zweijährigen Projekt mit Messtechnikherstellern und Anwendern wurden Verfahren zur messtechnische Rückführung von fertigungsintegrierten Messungen entwickelt. Die Verfahren werden zur Zeit in eine Richtlinie des Verbandes deutsche Automobilhersteller (VDA) überführt.
K Wendt, AG 5.32, klaus.wendt@ptb.de |
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| Interferometrischer Taster für Koordinatenmessgeräte (Lens-Stylus) |
Durch die Integration eines Laserinterferometers und eines neu entwickelten Linsentasters, wird ein Koordinatenmessgerät zum Formmessgerät mit optischer Antastung. Hiermit können Regelgeometrien, wie Kugeln oder Zylinder als auch komplexe Geometrien, wie Zahnräder mit interferometrischer Genauigkeit und hoher Ortsauflösung gemessen werden.
S. Kraul, AG 5.33, silke.kraul@ptb.de
F. Härtig, AG 5.33, frank.haertig@ptb.de |
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| Profilwellennormal für Verzahnungen (Involute Waviness Artifact) |
Das Profilwellennormal ermöglicht erstmals die rückführbare Erfassung wellenförmiger Oberflächenstrukturen an evolventischen Zahnradflanken. Mit ihm können Verzahnungsmessgeräte qualifiziert werden, so dass Aussagen über Laufgeräusche und Verschleiß zuverlässiger getroffen werden können.
F. Härtig, AG 5.33, frank.haertig@ptb.de |
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| Einsatz von Computertomografie (CT) im Reverse-Engineering |
Industrielle CT-Anlagen werden in der Automobilindustrie zur maßlichen Erfassung von großen Aluminiumgussteilen eingesetzt. Im Rahmen eines BMWA-Projekts wurde der Einsatz von CT am Beispiel des Reverse-Engineering einer historischen Automobilkomponente (Zylinderkopf eines HORCH 853 Automobils von 1935-1937) untersucht. Die festgestellten Abweichungen zwischen Original- und Bauteilkopie sind im Hinblick auf die geforderten Gussteiltoleranzen als sehr zufrieden stellend zu bewerten.
M. Bartscher, AG 5.34, markus.bartscher@ptb.de |
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| Analyse der Messunsicherheit der Messeinrichtung der PTB zur Untersuchung von Laserinterferometern für Längenmessungen |
Die Messunsicherheit des PTB-Komparators zur Kalibrierung kompletter Laserinterferometer wurde für einen Arbeitsbereich von 2 m analysiert und mit denen anderer NMI’s anhand der CMC-Liste verglichen.
G. Sparrer, AG 5.44, gerald.sparrer@ptb.de |
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Metrologie für die Gesellschaft |
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| Gesetzliche Regelungen für Choirometer in Deutschland |
Die Zulassung neuer messtechnischer Verfahren zur Klassifizierung von Choirometern, die auf der digitalen Bildauswertung der Schnittflächen von Schweineschlachtkörpern beruhen, sind beantragt und befinden sich in der labormäßigen und praktischen Prüfung. Ausgelöst durch die Notwendigkeit, EU-Recht in nationales Recht umzusetzen, werden die Arbeiten in naher Zukunft auf die Zulassung von Geräten zur Klassifizierung von Rinderschlachtkörpern ausgedehnt.
M. Wolf, AG 5.45, michael.wolf@ptb.de |
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| Konstruktion und Fertigung einer Bestrahlungsvorrichtung für die Kalibrierung von Ortsdosimetern |
Aus einem Bleimagazin mit vier verschiedenen radioaktiven Gammaquellen wird jeweils eine Quelle herausgefahren und bestrahlt in einem Radius von 5 m die zu kalibrierenden Ortsdosimeter. Die gemessene Dosisleistung der Ortsdosimeter wird nach Ende der Messreihe miteinander verglichen.
E. Luiken, AG 5.51, enno.luiken@ptb.de |
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Internationale Angelegenheiten |
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| EUROMET L-K1- Internationaler Ringvergleich für Parallelendmaße |
Der EUROMET.L-K1 Ringvergleich zu interferometrischen Längenmessungen an Parallelendmaßen aus Stahl und Wolframkarbid bestätigte bis auf wenige Ausnahmen die messtechnische Kompetenz der 16 teilnehmenden metrologischen Staatsinstitute. Die bei der Auswertung angebrachte Driftkorrektion für Endmaße aus Wolframkarbid konnte durch umfangreiche Nachmessungen der PTB nicht bestätigt werden.
P. Franke, AG 5.43, peter.franke@ptb.de |
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| EUROMET Projekt 677: Internationaler Ringvergleich für Stahlmessbänder |
Drei Stahlmessbänder mit den Längen 10 m, 30 m und 50 m wurden im Rahmen einer EUROMET Vergleichsmessung von 16 nationalen Metrologieinstituten kalibriert. Hierbei kamen sehr unterschiedlich lange Komparatoren (3 m bis 70 m) mit ebenso sehr unterschiedlichen Messunsicherheiten zum Einsatz.
K. Meiners-Hagen, AG 5.42, karl.meiners-hagen@ptb.de |
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| EUROMET Projekt 649: Kalibrierung von Vergrößerungsnormalen |
Ein EUROMET Projekt zur Kalibrierung von Form-Vergrößerungsnormalen (u.a. Flicks) wurde durchgeführt. Dabei wurden zum ersten Mal international die metrologischen Eigenschaften von Wellennormalen verglichen. Es konnten Übereinstimmungen innerhalb von 0,01 µm bei kleinen Wellenzahlen erreicht werden.
O. Jusko, AG 5.31, otto.jusko@ptb.de |
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