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Beispielhafter Strahlenverlauf: oben mit vier Reflexionen pro Spiegel, darunter in der neuen Herriott-Zelle mit dreifach erhöhter Anzahl an Reflektionen (12 Reflexionspunkte pro Spiegel)

Kleinste Mengen bestimmter Gase können erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit, die Umwelt oder industrielle Prozesse haben. Sie können mit einer in der PTB entwickelten, verbesserten Herriott-Zelle deutlich empfindlicher als zuvor nachgewiesen werden. Plane Spiegel im Innenraum ermöglichen eine Sieffektivere Nutzung. So kann die optische Weglänge bei gleichem Volumen der Zelle um mehr als eine Größenordnung erhöht werden, was die Nachweisempfindlichkeit erhöht. Beispielsweise wird mit einem Spiegelradius von 7 cm und einem Spiegelabstand von 1 m eine effektive optische Weglänge von über einem Kilometer (statt bislang etwa 100 m) erreicht. (Technologieangebot 397)

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Geometrische Abweichungen bei der Kegelstrahlgeometrie. Die Bilder entstehen in unterschiedlichen Tiefen in der Szintillatorschicht des Detektors. In Rot ist der Strahlengang ohne Filter und umgebendes Material zu sehen in Blau mit Filter und umgebendem Material. Der Effekt ist abhängig vom Röntgenspektrum in Kombination mit Probenmaterial und Abstand a.

Längenmessungen mit industrieller Röntgen-Computertomografie (CT) in Kegelstrahlgeometrie wiesen bisher (ohne zusätzliche taktile Referenzmessungen) relative Messunsicherheiten von etwa 1 · 10–4 auf. Ein in der PTB entwickeltes Verfahren kann dies um zumindest einen Faktor 10 verbessern. Kern der Entwicklung ist eine pixelaufgelöste Abstandskorrektur der Röntgenquelle zum Flatpanel-Detektor. Das Verfahren ermöglicht zudem eine geringere Vorfileiterung der Röntgenstrahlung zugunsten einer höheren Intensität und verkürzt dadurch die Messzeiten. So werden auch Messunsicherheiten reduziert, die durch Driften während der Bestrahlung eines Prüflings entstehen. (Technologieangebot 455)

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Auszeichnungen

Joachim Ullrich

PTB-Präsident Prof. Dr. J. UllrichDer PTB-Präsident ist von der Leibniz Universität Hannover zum Doktor der Naturwissenschaften ehrenhalber ausgezeichnet worden. Damit würdigt die Universität die herausragenden wissenschaftlichen Leistungen von Professor Ullrich im Bereich der experimentellen Quantenphysik, belegt durch mehr als 450 Veröffentlichungen in renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschriften sowie durch zahlreiche Forschungspreise, die er erhalten hat, darunter im Jahr 1999 der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Leiter des Fachbereichs Zeit und FrequenzEkkehard Peik

Der Leiter des Fachbereichs Zeit und Frequenz wurde von der Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Society der IEEE als Distinguished Lecturer ausgezeichnet, um im Zeitraum von Juni 2018 bis Dezember 2019 an Universitäten und Forschungseinrichtungen über Arbeiten der PTB zu „Optical atomic clocks with single trapped ions“ vorzutragen.

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Schema des Messaufbaus für die Kalibrierung des induktiven Spannungsteilers (in der Abbildung: „Teiler“) mit den beiden JAWS-Spannungsnormalen. Der Lock-In-Spannungsverstärker dient zusammen mit dem Transformer (Bildmitte) zur Signalverstärkung und damit zur Erhöhung der Sensitivität des Messverfahrens.

 

Die PTB entwickelt ein auf pulsgetriebenen Josephson-Spannungsnormalen basierendes Messsystem, das eine hochpräzise Bestimmung von Wechselspannungen bei Frequenzen bis zu 100 kHz und oberhalb von 100 V erlauben soll. Da die Ausgangsspannungen von Josephson- Spannungsnormalen auf wenige Volt begrenzt sind, erfordert dies den Einsatz von Spannungsteilern. Jetzt wurde erstmals ein induktiver Spannungsteiler mit pulsgetriebenen Josephson- Spannungsnormalen kalibriert und die Ergebnisse mit denen eines konventionellen Kalibrierverfahrens verglichen.

 

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Messplatz während einer Messung mit dem Vibrometer. Das Vibrometer befindet sich in dem blauen Gehäuse. Die Folie ist in den roten Tubus eingesetzt und liegt auf der Wasseroberfläche auf.

 

An der PTB wurde ein neuartiger Messplatz für die primäre Kalibrierung von Ultraschallhydrophonen entwickelt. Hydrophone sind Sensoren für die Bestimmung des Ultraschallwechseldrucks in flüssigen Medien. Eingesetzt werden sie hauptsächlich in der Medizintechnik, um Ultraschallgeräte zu prüfen. Der neue Messplatz deckt einen vergrößerten Frequenzbereich bei verminderter Unsicherheit ab.

 

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Aufbereitetes und konditioniertes Biogas ist ein wesentlicher Bestandteil des Energiekonzeptes der Bundesregierung auf dem Weg zu einer kohlenstoffarmen Energieversorgung. (Bild: Ökobit GmbH)

 

Umfangreiche Analysen und innovative Verfahren der Unsicherheitsbetrachtung erlauben den Einsatz von Gasnetz- Zustandsrekonstruktionssystemen in Regionalnetzen im geschäftlichen Verkehr zur Bestimmung des Energiegehaltes von Erdgas. In der PTB wurden hierfür die Voraussetzungen geschaffen.

 

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Messaufbau der PTB zur elektrochemischen Messung des pHT-Werts. Die Apparatur enthält die mit den künstlichen Meerwasserproben gefüllten Harned-Zellen, deren Spannungen unter temperierten Bedingungen gemessenen werden.

 

In Zusammenarbeit mit dem Leibniz- Institut für Ostseeforschung Warnemünde wurden in der PTB erstmals pH-Werte von Meerwasser mit einem mittleren Salzgehalt (fünf bis zwanzig Gramm pro Kilogramm Meerwasser) rückführbar auf das primäre pH-Normal der PTB gemessen. Dies sichert die Vergleichbarkeit von im Meer gemessenen pH-Werten, was z. B. für die zuverlässige Quantifizierung der Meerwasserversauerung zwingend notwendig ist.

 

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Schema der Doppelionisationskammer zur Messung atomarer Photoionisationsquerschnitte mit Synchrotronstrahlung an der Metrology Light Source (MLS)

 

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPM in Freiburg i. Br. wurden an der Metrology Light Source (MLS) der PTB die Wirkungsquerschnitte zur Photoionisation von Edelgasen im Spektralbereich von Vakuum-Ultraviolett-Strahlung gemessen. Die Ergebnisse stellen eine Erweiterung bereits bestehender Datensätze dar, mit kleineren Unsicherheiten und einer soliden metrologischen Rückführung auf das Internationale Einheitensystem SI, für Anwendungen in der Sonnen- und Atmosphärenforschung, der Charakterisierung von Röntgenlasern sowie bei der Analytik von Verbrennungsgasen.

 

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Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer typischen GaN-Säule nach Nanoindentationsmesung mit Berkovich-Indenterspitze

 

Säulenartige Nanoobjekte können jetzt mithilfe der Indentationstechnik mechanisch charakterisiert werden. Möglich wird das durch eine in der PTB entwickelte neuartige Auswertemethode und ein Korrekturverfahren für die Kompressibilität der Säulen.

 

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Die optische Uhr in ihrem Transportcontainer und die optischen Komponenten zur Frequenzübertragung im Untergrundlabor LSM

 

Der Verlauf der Zeit hängt von der Position des Betrachters in einem Gravitationspotenzial ab. Dieser Effekt kann für eine große Masse wie die der Erde durch den Vergleich hochgenauer Atomuhren gemessen und zur Bestimmung ihrer Höhendifferenz genutzt werden. Die transportable optische Strontiumuhr der PTB ermöglicht jetzt erstmals eine flexible Wahl des Ortes, an dem eine der Uhren betrieben wird.

 

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