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Die beiden faserbasierten Punktlichtquellen befinden sich auf dem bewegten Objekt. Der Bildsensor registriert das Interferenzmuster, dessen Orientierung den Rollwinkel angibt.

Die PTB hat ein kostengünstiges Verfahren entwickelt, um den Rollwinkel bei hochpräzisen Linearverstellern in der optischen Messtechnik oder der industriellen Fertigung besonders einfach zu messen. Es besteht aus nur zwei Single-Mode-Glasfasern sowie einem herkömmlichen Bildsensor und benötigt keine zusätzliche Optik. Die zwei fest zueinander positionierten Enden der Glasfasern befinden sich auf dem bewegten Objekt, der Bildsensor ist fest im Raum verankert. Die aus den Glasfasern emittierte Laserstrahlung erzeugt ein Interferenzmuster aus parallelen Streifen auf der Sensorfläche. Bei einer Rollbewegung des Objektes dreht sich somit auch das Interferenzmuster auf der Sensorfläche. Der Drehwinkel wird mittels Fourier-Analyse aus dem Streifenmuster berechnet. Der Messbereich von 360° kann mit einer Auflösung von wenigen Winkelsekunden, also etwa 0,001°, erfasst werden. Zudem ist das Verfahren unempfindlich gegenüber Nick- und...

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Die fliegende Messplattform der PTB vor einer Windenergieanlage.

 

In der PTB ist es weltweit erstmals gelungen messtechnisch aufzuzeigen, wie, in welchem Maße und unter welchen Bedingungen Windenergieanlagen Einfluss auf die Signalintegrität von Flug-Navigationsanlagen haben. Diese Erkenntnisse machen ein Prognosewerkzeug möglich, das bei hunderten im „Genehmigungsstau“ steckenden Bauanträgen für eine schnellere Entscheidung sorgen könnte.

 

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Links: klassische Druckmessung mit dem Kolbenmanometer gemäß <em>p</em><sub>PB</sub> = <em>F</em><sub>g</sub>/A<sub>eff</sub> (PB: pressure balance, also Kolbenmanometer; g: Gravitationskraft; A<sub>eff</sub>: effektive Fläche eines Kolben-Zylinder-Systems). Rechts: der neue elektrische Ansatz: Die durch das Messgas hervorgerufene relative Änderung der Kapazität C(<em>T</em>) bei einer bekannten Temperatur <em>T</em>, die mit einem kalibrierten Widerstandsthermometer R(<em>T</em>) ermittelt wird, lässt sich direkt mit dem Gasdruck verknüpfen. In die nötigen Ab-initio-Berechnungen der Gaseigenschaften gehen die Dielektrizitätskonstante und die Interaktion der Gasteilchen ein: p<sub>ab-initio</sub>(C,<em>T</em>, Gas<sub>ab-initio</sub>)

 

Im Rahmen der Arbeiten zur Neudefinition der Basiseinheit Kelvin wurde in der PTB eine neue Methode zur Druckmessung entwickelt, die auf der Kapazitätsmessung von Heliumgas beruht. Schon im ersten Anlauf war sie fast genauso gut wie die weltweit beste Methode zur Druckmessung mit einem Kolbenmanomter.

 

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UnsicherZerfallsreihe des Thorium-227. Man erkennt gut die Besonderheit von Thorium, dass es nämlich überwiegend Alpha-Zerfälle gibt.

 

In der PTB ist es erstmals gelungen, die spezifische Aktivität einer Thorium-227 Lösung mithilfe von Flüssigszintillationszählern sehr genau zu bestimmen. Damit sind von nun an rückgeführte Aktivitätsmessungen dieses Radionuklids, das für die Radioimmuntherapie in der Nuklearmedizin erprobt wird, möglich. Auch die Halbwertszeit von Thorium-227 wurde mit zwei Messverfahren bestimmt.

 

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Ausleseelektronik für dc-SQUID-Multikanalsysteme. Im Vordergrund: 19"-Einschubkarte mit Ausleseelektroniken für 9 Sensorkanäle.

 

Im Rahmen einer Industriekooperation hat die PTB eine neue Ausleseelektronik für dc-SQUID-Multikanalsysteme entwickelt. Sie ist hoch skalierbar und flexibel einsetzbar und erlaubt das zeitgleiche Auslesen von bis zu einigen tausend Kanälen.

 

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Im Einzelpartikelzähler wird die Suspension mit einer Kanüle in den konischen Bereich der Durchflussküvette injiziert und anschließend durch die Verjüngung und den umgebenden Hüllstom beschleunigt. Dadurch werden die Partikel entlang der Strömungsrichtung separiert und passieren überwiegend einzeln den Laserfokus. Dabei wird für jedes Partikel das Streulicht in Laserstrahlrichtung (Vorwärtsstreuung) und senkrecht dazu (Seitwärtsstreuung) gemessen.

 

Im Rahmen eines Technologietransferprojekts wurde an der PTB ein Durchfluss-Einzelpartikelzähler für die Detektion und Größenbestimmung von Mikro- und Nanopartikeln in Suspension entwickelt. Der daraus entstandene Prototyp deckt für Polystyrolpartikel einen dynamischen Messbereich von 80 nm bis 8 μm im Durchmesser ab.

 

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Künstlerische Darstellung des Ionenpaars: lasergekühltesBe<sup>+</sup> (r. o.) und hochgeladenes Ar<sup>13+</sup> (l. u.)

 

In einer Kooperation mit dem Max- Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg ist es am QUEST-Institut in der PTB erstmals gelungen, Präzisionsspektroskopie an hochgeladenen Ionen durchzuführen. Das Pionierexperiment erschließt den Sektor der hochgeladenen Ionen für neuartige Atomuhren und Tests fundamentaler Physik.

 

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Eine Thorium-Kernuhr könnte noch einmal deutlich genauer sein als alle bisherigen Cäsium- und auch die optischen Atomuhren. Das verspricht Vorteile für die Anwendungen präziser Zeit- und Frequenzmessung, aber auch für physikalische Grundlagenforschung. Nachdem das internationale Forschungskonsortium mit mehreren Veröffentlichungen bereits gezeigt hat, dass eine solche Uhr grundsätzlich realisierbar ist, zeigt nun der europäische Forschungsrat sein Vertrauen in das Projekt, indem er es mit insgesamt 13,8 Millionen Euro fördert. An dem interdisziplinären und internationalen Projekt „Thorium Nuclear Clock“ sind neben der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) Wissenschaftler aus Wien, München, Delaware (USA), Heidelberg und Aachen beteiligt. Das Synergy Programm des European Research Council (ERC) ist die am höchsten dotierte Forschungsförderung des ERC und konzentriert sich insbesondere auf Themen mit hohem Innovationspotenzial, die...

 

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Ein weiteres EURAMET-Netzwerk soll europaweit einheitliche Strukturen rund um die Qualitätssicherung in der Labormedizin schaffen und die metrologische Rückführung wichtiger Messgrößen auf diesem Gebiet sicherstellen. Damit werden die Anforderungen einer neuen EU-Verordnung zur In-vitro-Diagnostik umgesetzt.

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Ein neues EURAMET-Metrologienetzwerk mit dem Namen „Smart Electricity Grids“ hat zum Ziel, die Forschungsaktivitäten rund um intelligente Stromnetze zu koordinieren und eine nachhaltige europäische metrologische Forschungsstruktur auf diesem Gebiet zu schaffen. Die PTB beteiligt sich an der operativen Arbeit und ist in den Leitungsgremien des Netzwerks vertreten.

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