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Die Manipulation einzelner Elektronen mit dem Ziel, Quanteneffekte nutzbar zu machen, verspricht qualitativ neue Anwendungsmöglichkeiten in der Elektronik. In diesen Einzelelektronenschaltungen, die den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen, treten jedoch statistische Abweichungen von der fehlerfreien Funktionsweise auf. Daraus ergibt sich eine fundamentale Unsicherheit, deren Verständnis und Quantifizierung maßgeblich für zukünftige Weiterentwicklungen sind. Die PTB hat in Zusammenarbeit mit der Universität Lettland hierfür ein statistisches Testverfahren entwickelt.

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Einblick in den Prototypen mit angedeutetem Strahlengang mit Laserdiode (LD), Strahlteiler (BS) und Photodetektoren (PD)

In Zusammenarbeit mit einem Industriepartner hat die PTB ein sehr kompaktes Wellenlängennormal entwickelt und evaluiert. Es basiert auf einem Diodenlaser, dessen Frequenz auf Übergänge im Jodmolekül stabilisiert ist. Dieser Typ Laser könnte in Zukunft die leistungshungrigen und großen Helium-Neon-Laser als Normal für die interferometrische Längenmessung ablösen.

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Endmaß aus einkristallinem Silizium mit einer Größe von 197 mm × 35 mm × 9 mm

In der PTB wurden absolute Längenmessungen an einem einkristallinen Siliziumendmaß mit abbildender Interferometrie durchgeführt, die eine kleinere Messunsicherheit als alle vorherigen Messungen bieten. Sie präzisieren bisherige CODATA-Referenzdaten und sind hilfreich für eine neue sekundäre Realisierung des Meters.

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Prinzip der Magneto-Seebeck-Mikroskopie: Eine AFM-Spitze wird über die Oberfläche bewegt und koppelt IR-Strahlung in die CuMnAs-Schicht. Dort entsteht ein heißer Punkt und eine messbare Spannung an den Kontakten, die als Funktion des Ortes aufgezeichnet wird und für die jeweilige Domänenorientierung charakteristisch ist.

Antiferromagnetische Materialien sind im Inneren zwar magnetisch, jedoch wechselt die Richtung ihrer geordneten mikroskopischen Momente zwischen einzelnen Elementarmagneten. Darum gibt es kein magnetisches Nettomoment. Mittels Magneto-Seebeck-Mikroskopie wurde der magnetische Zustand eines Antiferromagneten messbar gemacht, um ihn für Anwendungen z. B. in der Spintronik nutzen zu können.

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Das Gehirn verarbeitet Informationen über langsame und schnelle Hirnströme. Um letztere zu untersuchen, mussten bisher Elektroden in das Gehirn eingeführt werden. In einer Kooperation zwischen PTB und Charité wurden diese schnellen Hirnsignale jetzt erstmals von außen sichtbar gemacht – und eine erstaunliche Variabilität festgestellt. Möglich wurden diese Messungen der winzigen magnetischen Felder des Gehirns mit einem in der PTB entwickelten, besonders empfindlichen Magnetfeld-Sensorsystem.

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Dosimeter

Weltweit sind mehr als 23 Millionen Menschen bei der Arbeit zeitweise ionisierender Strahlung ausgesetzt; die natürliche Strahlung ist allgegenwärtig und betrifft jeden. Und das Thema Strahlenschutz wird immer vielfältiger. Neueste Entwicklungen wie etwa gepulste Strahlung in medizinischen, industriellen oder technischen Anwendungen haben dazu geführt, dass immer häufiger Strahlungsfelder von wachsender Komplexität entstehen. Entsprechend anspruchsvoller wird auch die Metrologie, die genaue Messung dieser Strahlung, als Grundlage der Qualitätssicherung der eingesetzten Messgeräte zum Schutz von Mensch und Natur. Um die Kompetenzen der Metrologen, der Strahlenschützer, der Industrie und der anderen Akteure auf diesem Gebiet zu bündeln und zu fördern, ist jetzt ein Europäisches Metrologienetzwerk (EMN) für „Radiation Protection“ ins Leben gerufen worden. Unter dem Dach von EURAMET findet sich hier die Expertise von 16 nationalen...

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Dr.-Ing. Prof. h. c. Frank Härtig, Vizepräsident der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), hat am 3.9.2021 die Präsidentschaft der International Measurement Confederation (IMEKO) übernommen. In den kommenden drei Jahren steht er an der Spitze dieses nichtstaatlichen Zusammenschlusses, dessen 42 Mitgliedsorganisationen sich mit der weltweiten Weiterentwicklung von Messtechnik befassen. Seine Ernennung fand im Rahmen des – diesmal digitalen – IMEKO-Weltkongresses 2021 statt.

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Eine frohe Botschaft macht die Runde: Bis 2025 wollen niedersächsische Forschende einen 50-Qubit-Quantencomputer realisieren. Aus diesem Grund besuchte der niedersächsische Wissenschaftsminister Björn Thümler am Montag Wissenschaftsstandorte sowohl in Hannover als auch die PTB in Braunschweig. Mit von der Partie waren die Präsidentin der TU Braunschweig Prof. Dr. Angela Ittel, PTB-Vizepräsident Dr.-Ing. Prof. h. c. Frank Härtig und Journalisten. Eingeladen hatte das Bündnis Quantum Valley Lower Saxony (QVLS), um die wichtigsten Quantentechnik-Laboratorien und beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vorzustellen. Minister Thümler lobte: „Niedersachsen ist in der Quantentechnologie aktuell ein Stück voraus. Mit Hilfe von QVLS sollen aus Science Fiction Science Facts werden.“

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Funktionsprinzip des Einzelpartikelzählers

Nanoteilchen sind Tausendsassas. Unter anderem sind sie in der Medizin interessant, um Medikamente oder Impfstoffe gezielt tief in den Körper zu transportieren. Für solche Zwecke muss die Konzentration der winzigen Teilchen möglichst genau bekannt sein. Jetzt wurde in einer Kooperation zwischen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und der Firma LUM GmbH in Berlin ein neuartiges, sehr genaues Analysemesssystem entwickelt. Es misst das Licht, das von jedem einzelnen Nanopartikel in verschiedenste Richtungen gestreut wird, und ist genauer als bisherige Messysteme. Das System arbeitet sehr schnell und lässt sich für einen sehr breiten Einsatzbereich von Nanoteilchen mit rund 40 nm Größe bis hin zu Mikropartikeln von ca. 10 µm verwenden. Erste Geräte wurden bereits einem weltweiten Pharmakonzern für die Entwicklung eines Corona-Impfstoffes sowie an eine große deutsche Forschungsinstitution übergeben

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Ob Kalibrierungen, Konformitätsbewertungen oder metrologische Prüfungen und Untersuchungen – viele Dienstleistungen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) werden ab Oktober diesen Jahres privatrechtlich abgerechnet und nicht mehr, wie bisher, über Gebührenverordnungen. Weitere Informationen zu den neuen Entgelten, der Preisliste, den Übergangsregelungen sowie den neuen Geschäftsbedingungen finden Kunden im PTB-Internet unter "Opens internal link in current windowGebühren und sonstige Entgelte".  

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