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Nachrichten

Methoden für die Spektroskopie von atomaren Ionen, wie sie beispielsweise in optischen Atomuhren Verwendung finden, lassen sich im Allgemeinen nicht auf molekulare Systeme übertragen. Dies ist insbesondere für die Zustandsdetektion und –Präparation der Fall. Am Quest Institut an der PTB wurde eine neue Methode zur Zustandsdetektion entwickelt. Sie basiert auf laserinduzierten Kräften, die es erstmals erlauben den internen Zustand eines Moleküls ohne inkohärente Streuung von Photonen und ohne Zerstörung des Moleküls auszulesen.

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In einer Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg und mehreren Theorie-Gruppen ist es QUEST Forschern gelungen, die vorhergesagte Niveauüberschneidung in Ir17+ zu identifizieren. Dazu wurden optische Spektren von isoelektronischen hochgeladenen Ionen aufgenommen und eine Skalierung der Übergangsfrequenzen mit der Kernladungszahl bestimmt. Eine detaillierte, durch ab initio Atomstrukturrechnungen gestützte Analyse der Daten führte zur Identifizierung der Mehrzahl der Linien. Bisher nur theoretisch vorhergesagte optische Übergänge wurden entdeckt, die eine besonders hohe Empfindlichkeit auf eine mögliche Änderung der Feinstrukturkonstante haben.

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Forschern am QUEST Institut an der PTB ist es gelungen durch Photonenrückstoßspektroskopie Isotopieverschiebungen auf den 2S1/22P1/2, 2S1/22P3/2 und 2D3/22P1/2 Übergängen in Calcium-Ionen mit einer kombinierten Unsicherheit von unter 100 kHz zu messen. Zum ersten Mal konnte der Unterschied in der Isotopieverschiebung zwischen der D1 und der D2 Linie der Calcium-Ionen aufgelöst werden. Des Weiteren wurden die Unsicherheiten sowohl der relativen Feld- und der Massernverschiebungskonstante, als auch der mittlere quadratische Kernladungsradius des Calcium-Ions verbessert.

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Am QUEST-Institut an der PTB wurden verschiedene Methoden zur Messung der Mikrobewegung von Ionen experimentell untersucht und quantitativ verglichen. Diese führt in optischen Ionenuhren zu einer relativistischen Frequenzverschiebung aufgrund der Zeitdilatation. Es wurden neue Modelle entwickelt und verifiziert, die nun eine relative Frequenzunsicherheit aufgrund der Mikrobewegung von wenigen 10-20 erlauben.

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Der von der PTB zur Verbreitung der gesetzlichen Zeit angebotene Telefonzeitdienst erfolgt derzeit im ISDN Standard. In der PTB wurden Untersuchungen durchgeführt die zeigten, dass auch über das Jahr 2018 hinaus, wenn nach Auskunft der Deutschen Telekom die IP-basierte Telefonie eingeführt sein wird, der von der PTB angebotene Telefonzeitdienst weiter genutzt werden kann.

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Es wurde ein verbessertes Verfahren zur mikroskopischen Vermessung von Mikrostrukturen entwickelt, das bisherige Nachteile z. B. durch eine ungenaue Fokussierung vermeidet. Dazu werden mehrere Bildprofile mit jeweils leicht unterschiedlicher Fokussierung (um den besten Fokus herum) aufgezeichnet. Dabei werden die aufgezeichneten Bildprofile durch rigoros berechnete Profile angepasst, wobei auch etwaige Fehlfokussierungen bestimmt werden. Das Verfahren führt zu einer Reduzierung sowie einer besseren Quantifizierung der Messunsicherheit.

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Im Rahmen eines EMRP Projektes (SIB08) wurde ein Verfahren zur absoluten Kalibrierung von Wellenfronsensoren entwickelt, bei dem die Kenntnis der Form der Referenzwellenfront nicht mehr notwendig ist. Die Kalibrierung basiert auf einem erweiterten Stitching-Verfahren, das auch Defokus- und Astigmatismusfehler des Sensors erfasst. Das Verfahren ermöglicht neben der Bestimmung des systematischen Sensorfehlers auch die Bestimmung der Form der Referenzwelle. Für einen temperaturstabilisierten Wellenfrontsensor ergab sich für den systematischen Sensorfehler eine Unsicherheit von 7 nm (k=2) entsprechend λ/70, bei einer Sensorfläche von 12.5 mm im Durchmesser.

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Lackierungen, die Interferenzpigmente enthalten, zeigen einen winkelabhängigen Farbeindruck. Dies macht eine umfassende Farbcharakterisierung aufwendig. Neu vorgeschlagene Messgeometrien gestatten durch Ausnutzung von Symmetrien und mit Hilfe eines physikalischen Modells die Beschreibung und Vorhersage der winkelabhängigen Farbe mit nur wenigen Messpunkten.

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Traditionell weisen klassische photometrische Transfernormale regelmäßig nur eine wesentliche Eigenschaft, ergänzt mit einer weiteren, meist nachrangigen Eigen-schaft, auf. Beispielsweise transferieren Glühlampen als Lichtstrom- oder Lichtstär-kenormal entsprechend ihrer Bauart jeweils nur eine Einheit (hier lumen bzw. candela) gepaart z. B. mit ihrer Verteilungstemperatur. Sehr selten transferiert ein derartiges Normal bauartbedingt beide Einheiten gleichzeitig. Es wurden jetzt LED-Transfernormale entwickelt, die diese und weitere unterschiedliche Einheiten und Eigenschaften gleichzeitig zur Verfügung stellen.

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In der PTB wurde ein neuer Messplatz zur rückgeführten Kalibrierung der Kennlinien von Referenzsolarzellen verwirklicht worden. Nach der Auditierung im Sommer 2015 kann dieser nun auch für Kundenkalibrierungen eingesetzt werden. In Kombination mit dem über eine differentielle spektrale Empfindlichkeitskalibrierung bestimmten Kurzschlussstrom ist es nun möglich, Parameter wie Leerlaufspannung und Füllfaktor mit niedrigster Messunsicherheit unter Standard-Testbedingungen zu ermitteln.

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