Wissenschaft

Die Stabilität der Eigenfrequenz eines Siliziumresonators wurde bei 124 K über einen längeren Zeitraum untersucht. Mit einer mittleren Drift von 2×10^-11 pro Jahr zeigt der optische Resonator eine der geringsten bisher gemessenen alterungsbedingten Frequenzdriften. 

Für die schnelle Realisierung des mehr als 700 km langen deutschen Teils der metrologischen Glasfaserverbindung Braunschweig-Paris wurden erstmals weitgehend autonome Brillouin-Verstärker eingesetzt. In dieser Eigenentwicklung der PTB wird die Faser selbst als Verstärkungsmedium genutzt. Die Richtungsabhängigkeit und die extreme Schmalbandigkeit der Verstärkung erlaubt eine um drei Größenordnungen höhere Verstärkung als bei den bisher gebräuchlichen Erbium-dotierten Faserverstärkern. 

Ziel des 2012 begonnenen internationalen Projektes NEAT-FT ist die Entwicklung von Methoden und Geräten für Frequenz- und Zeitvergleiche mit Hilfe optischer Glasfaserverbindungen. Zur Halbzeit wurde diesem Projekt, an dem sich neun europäische Partner unter Führung der PTB beteiligen, von unabhängigen Gutachtern eine ausgezeichnete technologische Position und höchste Bedeutung bescheinigt. 

Interferometrisch stabilisierte Glasfaserverbindungen erlauben eine hochpräzise Frequenzübertragung mit einer relativen Unsicherheit unter 10^-18. Ein neues, inzwischen patentiertes Verfahren ermöglicht nun, an zusätzlichen Orten entlang der bestehenden Verbindung ebenfalls ein hochpräzises Frequenz- (oder Zeit-) signal zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren wird bereits international eingesetzt und weiter entwickelt. 

Optische Frequenznormale werden als zukünftige Nachfolger der Cäsium-Atomuhren diskutiert. Ein u.a. in der PTB und dem japanischen Institute of Information and Communications Technology (NICT) verfolgter Ansatz sind Strontium-Gitteruhren, in denen Laser auf einen atomaren Strontium-Übergang stabilisiert werden. Die Frequenz dieser Laser wurde durch Zweiweg-Frequenzvergleiche über Satellit unter Ausnutzung der Trägerphase verglichen. Beide optische Uhren stimmen im Rahmen der Gesamtunsicherheit von 1,6×10^-15 überein. Gleichzeitig gab die PTB-Gitteruhr ihre bekannte Frequenz an das NICT weiter und ermöglichte es, die Frequenz der NICT-Gitteruhr jetzt deutlich genauer anzugeben. 

Im Jahr 2014 wurde in mehreren Messkampagnen die Grundlage gelegt, dass internationale Zeitvergleiche zwischen Zeitinstituten in Europa und auch weltweit mit Unsicherheiten unter oder nahe einer Nanosekunde durchgeführt werden können. Diese sind Voraussetzung für die Realisierung der Koordinierten Weltzeit durch das Internationale Büro für Maß und Gewicht BIPM und auch für die Realisierung der Systemzeit des europäischen Satellitennavigationssystems Galileo. 

Das im November 2013 gestartete europäische Projekt „Nanometrology Standardization Methods for Magnetic Nanoparticles (NanoMag)“ hat das Ziel, die Methoden zur Herstellung und Charakterisierung magnetischer Nanopartikel international zu vereinheitlichen und zu standardisieren. Magnetische Nanopartikel ...

Im Rahmen des EMRP-Projekts HLT06 MR Safety wurde ein Sensor mit faseroptischer Signalübertragung entwickelt, um induzierte Hochfrequenz-Ströme in implantierten Drähten oder  drahtähnlichen Objekten, z.B. Stimulationselektroden, im menschlichen Körper während einer MRT-Untersuchung zu messen. Die In-situ-Kalibration ...

Wissens- und Technologietransfer ist eine gesetzliche Aufgabe der PTB. Erfindungsmeldungen, Patentanmeldungen, erteilte Patente und Lizenzen sind Kennzahlen entlang der Wertschöpfungskette einer Technologieverwertung. PTB-Patentanmeldungen führen mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % zu einem erteilten Patent. 29 % beträgt der Lizenzierungsgrad bezogen auf alle bisherigen Patentanmeldungen, bezogen auf die derzeit aktiven Anmeldungen liegt er sogar bei 48 %. Oft sind diese Aktivitäten Bestandteil industrienaher Projekte. Diese führen typischerweise zu einem vorwettbewerblichen Funktionsmuster, das dann in einer nachfolgenden Phase durch einen Lizenznehmer der PTB zu einem innovativen Produkt weiterentwickelt wird. Wie aus der Grafik ersichtlich, sind 62 % der Lizenznehmer dem KMU-Bereich zuzurechnen.

Die durchflusszytometrische Zählung von Zellen ist ein etabliertes Verfahren in der Laboratoriumsmedizin und dient der Unterstützung der Diagnostik in der Hämatologie, Immunologie, Onkologie und Transfusionsmedizin. Neben der Hochdurchsatz- Analyse der Proben in Zentrallaboratorien gibt es eine steigende Nachfrage nach einfacher und schneller Vor-Ort-Analytik für verschiedene Anwendungen. Dazu zählen unter anderem die Notfallmedizin, Entscheidungen zur Transfusion bei Operationen und die Diagnose und Therapiekontrolle bei HIV-Patienten in Entwicklungsländern. Von besonderem Interesse sind dabei Schnelltests, bei denen keine – in der Regel zeitaufwendige – Markierung der Zellen bzw. keine Zerstörung der roten Blutzellen durch Hämolyse erforderlich sind. Um die für solche Vor-Ort-Tests notwendigen einfach handhabbaren Einwegkartuschen zu entwickeln, werden vermehrt Untersuchungen an mikrofluidischen Baugruppen durchgeführt.