Wirtschaft

In Zusammenarbeit mit Prof. Schmid vom Strahlenbiologischen Institut der Ludwig-Maximilians-Universität München wurden erste Versuche zur Feldexposition biologischer Proben in einer µTEM-Zelle durchgeführt (siehe Bild 1). Dabei wurde der Einfluss von Hochfrequenzfeldern bei 835 MHz mit definierter Feldstärke auf die Entwicklung einer Mensch-Hamster-Hybridzelllinie untersucht. Mit Hilfe eines sehr detaillierten Computermodells des Versuchsaufbaus wurde die spezifische Absorptionsrate der Proben bestimmt (siehe Bild 2).

Bild 1: Foto der oben geöffneten µTEM-Zelle mit eingebrachtem Probenbehälter zur Feldexposition biologischer Proben.

Bild 2: 3D-Computermodell zur Berechnung der Feldverteilung bzw. der spezifischen Absorptionsrate (SAR) innerhalb des in rot dargestellten Nährfluids. Die Zellkultur ist als Monolayer auf dem Objektträger einer nahezu gleichmäßig verteilten SAR ausgesetzt, da das umgebende Fluid für eine Homogenisierung...

Zur Messung von schnellen elektrischen Signalen mit Bandbreiten im hohen GHz Bereich werden heutzutage hauptsächlich Sampling-Oszilloskope verwendet. Für zuverlässige Messungen muss das Zeitverhalten der Oszilloskope genau bekannt sein. Dies ist insbesondere wichtig, wenn das zu messende Signal eine Bandbreite ähnlich der des Oszilloskops aufweist. Typischerweise spezifiziert man das Zeitverhalten und damit auch die Schnelligkeit eines Oszilloskops mit der 10 % zu 90 % Anstiegszeit der Sprungantwort, die die Antwort des Geräts auf einen perfekten, unendlich schnellen Spannungssprung darstellt.
In Europa besitzen nur die PTB und das britische National Physical Laboratory (NPL) optoelektronische Messaufbauten, die zur genauen Bestimmung der Anstiegszeit von ultraschnellen Sampling-Oszilloskopen verwendet werden können. Aus diesem Grund haben sich die PTB and das NPL zu einem Pilotvergleich (EUROMET Projekt 641) entschlossen, in dem die...

Das Prinzip der Wechselspannungs-Temperaturmessbrücken

Die Widerstandsthermometrie benötigt neben dem Widerstandsthermometer einen Normalwiderstand und eine Messbrücke. Die präzisesten Temperaturmessbrücken ermitteln das Verhältnis aus Thermometerwiderstand RT und Normalwiderstand RS bei niedrigen Messfrequenzen von einigen 10 Hz mit Auflösungen bis hinab zu einigen 10-9. Der von der Temperaturmessbrücke TB (siehe Bild 1) generierte Messstrom Im wird durch die in Serie geschalteten Widerstände RT und RS geleitet und verursacht die Spannungsabfälle UT = Im•RT und US = Im•RS. Der Messwert A, behaftet mit der Messabweichung Δ, wird aus dem Verhältnis der Spannungsabfälle UT und US ermittelt:

Zur rückführbaren Kalibrierung (d.h. zur Bestimmung der Meßabweichung Δ an einigen diskreten Punkten der Übertragungsfunktion f ) derartiger Messbrücken wurde ein Brückennormal entwickelt und aufgebaut, mit dem sich ausgewählte...

Zur Ermittlung der Fehlerterme vektorieller HF-Netzwerkanalysatoren (VNA) im 7-Term-Fehlermodell wird häufig das LRL- oder TRL-Kalibrierverfahren (Line-Reflect-Line bzw. Through-Reflect-Line) als Präzisionkalibrierverfahren angewandt. Die in den kommerziellen LRL- bzw. TRL-Kalibriersätzen vorhandenen Kalibrierelemente sind aber nicht ideal: Bei Durchverbindungen (Through) und den benutzten Luftleitungen (Lines) können Übergangswiderstände, HF-Verluste, Stufen in der Querschnittsgeometrie und Fremdkörper Änderungen ihrer Reflexions- und Transmissionseigenschaften gegenüber dem Idealzustand hervorrufen. Ferner können die Reflexionsfaktoren der Reflects ungleich groß sein. Die Annahme idealer Kalibrierelemente bei der geräteinternen Auswertung führt dadurch zu Abweichungen der errechneten Fehlerterme von ihrem wahren - durch die VNA-Hardware definierten - Werten und damit zu Messabweichungen der S-Parameter der Objekte, die nach der...

Um der Forderung eines Herstellers elektrischer Messgeräte nachkommen zu können, wurde eine Messanlage konzipiert, mit der eine mögliche Drift von 0,001 µT eines Saturationskern-Magnetometers (DUT) in einem zu messenden Feld mit der Flussdichte von ca. 1000 µT über einen Zeitraum von 5 Tagen ermittelt und registriert werden kann. Die Anlage besteht im Wesentlichen aus drei nominal identischen Magnetfeldspulen und einem modifizierten, rechnersteuerbaren Kernresonanz(NMR)-Magnetometer, das nach dem Verfahren der freien Präzession arbeitet und mit einer Auflösung von 20•10-6 µT zeitlich stabile Referenzwerte liefert. Die Konzeption der Anlage stellt sicher, dass Schwankungen des elektrischen Stromes durch die Feldspulen und der Einfluss von Fremdfeldänderungen eliminiert werden, wenn die mit beiden Magnetometern (NMR-Referenzmagnetometer und DUT) gemessenen Werte zueinander in Relation gesetzt werden.

In einem MRAM wird die digitale Information nicht, wie in den heute üblichen Speicherchips, in Form elektrischer Ladungen gespeichert, sondern über die Orientierung der Magnetisierung in magnetischen Zellen. Dadurch kann ein MRAM die Datennichtflüchtig speichern - die Informationen bleiben auch bei Ausschalten der Stromversorgung erhalten. Dies bietet beträchtliche Vorteile, weil zum Beispiel der zeitaufwändige Systemstart von Rechnern umgangen werden kann, auch wenn die aktuellen MRAM-Prototypen noch nicht mit den schnellsten flüchtigen SRAM-Speichern mithalten können.

Ein schnellerer MRAM-Betrieb wurde bislang durch magnetische Anregungen verhindert, die während des Schreibvorgangs entstehen und nur langsam abklingen. Ein neu entwickeltes MRAM-Programmierverfahren ermöglicht es nun, diese magnetischen Anregungen während des Schreibvorgangs weitestgehend zu unterdrücken. Durch diese sogenannte "Ballistische Bitansteuerung" ist der...

Die PTB hat weltweit zum ersten Mal ein Sampling-Oszilloskop mit einer Bandbreite von 70 GHz zeitlich charakterisiert. Angesichts der rasanten Entwicklung der Hochfrequenztechnik zu immer höheren Frequenzen - man denke an Gbit Datenraten in der Kommunikationstechnologie oder das 77 GHz Abstandsradar in der Automobilindustrie - leistet die PTB damit einen wichtigen Beitrag, die Zuverlässigkeit der zur Messung benötigten ultraschnellen Oszilloskope sicherzustellen.

Das Kalibrierverfahren benutzt elektrische Testpulse von nur wenigen Pikosekunden Dauer, die mit Hilfe eines Femtosekunden-Lasersystems auf einem koplanaren Wellenleiter optoelektronisch erzeugt werden. Misst man die Testpulse einmal mittels elektrooptischer Methoden, die eine hohe Zeitauflösung von 150 fs ermöglichen, und anschließend mit dem Oszilloskop, so kann aus der Frequenzanalyse dieser beiden unabhängigen Messungen die vollständige Übertragungsfunktion des...

Mit binär unterteilten Josephson-Reihenschaltungen lassen sich präzise D/A-Umsetzer aufbauen. Anhand von Vergleichsmessungen mit einem herkömmlichen Thermokonverter (PMJTC) im AC-DC Transferverfahren wurde gezeigt, dass mit diesem Josephson D/A-Umsetzer sehr präzise Sinusschwingungen erzeugt werden können. Die Josephson-Reihenschaltungen haben 8192 SINIS Kontakte (14 Bit) die unter Einstrahlung von Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 70 GHz Spannungen bis ±1,2 V erzeugen. Sie werden als Josephson D/A-Umsetzer mit Hilfe einer schnellen Stromquelle betrieben. Die neueste Entwicklung dieser Stromquellen verringert jetzt die unerwünschte Einstellzeit zwischen Spannungswerten von etwa 250 ns auf unter 100 ns. Zurzeit wird die Homogenität der Transienten über eine Periode untersucht sowie deren Beitrag zur relativen Unsicherheit für Frequenzen bis etwa 10 kHz.

Schon jetzt ist für 50 Hz das Verfahren mit einer relativen Unsicherheit von...

Im Bereich des Personenschutzes wie auch im EMV-Bereich (Elektromagnetische Verträglichkeit) sind kleine tragbare Feldstärkemessgeräte ("Strahlungsmonitoren") verbreitet, die keine Frequenzabstimmung oder Ausrichtung im Feld erfordern.

Die meisten handelsüblichen Strahlungsmonitore bestehen aus einem Feldsensor mit Detektor, einem Anzeigegerät sowie einer starren bzw. flexiblen Verbindungsleitung. Durch konstruktive Maßnahmen wird eine frequenz- und richtungsunabhängige Empfindlichkeit des Sensors angestrebt.

Da sich diese Forderungen nach Bandbreite und Isotropie nicht vollkommen erfüllen lassen, müssen die tatsächlichen messtechnischen Eigenschaften (insbesondere Frequenzgang, Nichtlinearität, Anisotropie) der Geräte durch eine Kalibriermessung bestimmt werden. Das verwendete Verfahren muss die Rückführbarkeit auf nationale Normale sicherstellen und auch der späteren Messaufgabe angepasst sein. Der Frequenzbereich eines diesen...

Die Messung von Hochfrequenz-Magnetfeldern ist in mehreren Bereichen der Technik erforderlich, insbesondere für den Personenschutz und im Bereich der EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit). Zur Zeit stehen nur einige wenige Feldstärkemessgeräte für den Frequenzbereich bis 1 GHz zur Verfügung, jedoch bereitet die (rückgeführte) Kalibrierung Probleme.

Durch Optimierung einer Parallelplattenleitung ist es gelungen, ein Hochfrequenz-Magnetfeld rückführbar auf die elektrische Feldstärke zu erzeugen. Aufgrund des geringen Volumens dieser Messeinrichtung können keine handelsüblichen Feldstärkemessgeräte sondern nur Transfersensoren kalibriert werden. Mit diesen ist jedoch die Übertragung der magnetischen Feldstärke in andere Kalibrier-Feldgeneratoren jederzeit möglich.