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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Fertigungsmesstechnik

Abteilung 5

Nachrichten aus Jahresbericht 2009

Grundlagen der Metrologie

Für Messungen im Rahmen des Avogadro-Experiments an Verkörperungen aus hoch angereichertem Silizium ist die genaue Kenntnis des Temperaturausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion (CTE)) notwendig. Messungen an 28Si-Kugeln wurden mit dem Kugelinterferometer der PTB bei Temperaturen zwischen 17 °C und 30 °C durchgeführt. Der experimentell bestimmte CTE konnte mit theoretischen...

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Für die genaue Messung des Volumens von Silicium-Einkristallkugeln im Rahmen des Avogadro-Projekts bei angestrebten Messunsicherheiten von 1x10-8 war zur Integration verbesserter Objektive sowie zur Reduzierung thermischer Einflüsse der Neubau eines Kugelinterferometers notwendig.

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Bei der Selbstkalibrierung von Winkel-Teilkreisen lässt sich im Falle speziell gewählter Anordnungen von Abtastköpfen zur Auslesung des Teilkreis-Phasengitters ein analytisch vorteilhafter Primfaktor-Algorithmus zur Anwendung bringen. Er ist auch für die Kreuzkalibrierung zweier Teilkreise an-wendbar und erlaubt hierbei eine erhebliche Verringerung des Kalibrieraufwandes.

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Metrologie für die Wirtschaft

Ein neues IT-Konzept für die Referenzsoftware zur Berechnung von Rauheitskenngrößen wurde auf der Basis der anwendungsorientierten Middleware CORBA realisiert, die es ermöglicht, eine Erweiterung der Software auch um externe Module einfach durchzuführen. Damit ist ein tragfähiges, flexibles und zukunftsfähiges Programmgerüst geschaffen worden.

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Innerhalb einer von der PTB durchgeführten Studie wurde eine Bedarfsabfrage für den Bereich der Mikroverzahnungsmesstechnik in der Industrie durchgeführt sowie die messtechnischen Möglichkeiten aufgezeigt. Die Studie gibt Empfehlungen für weitere Forschungsaktivitäten auf diesem Gebiet. Innerhalb eines Folgevorhabens soll nun die Rückführung von Mikroverzahnungsmessungen realisiert werden.

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Bei der Detektion von Femtosekundenlaserpulsen mit einer Photodiode entsteht ein Frequenzkamm im Mikrowellenbereich, der hochgenaue Abstandsmessungen über längere Distanzen ermöglicht. Ein auf diesem Prinzip basierendes System wurde für Längenmessungen bis zu 100 m erfolgreich getestet.

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Ein neues Verfahren zur experimentellen Bestimmung des effektiven Kontaktradius rauer Mikrokugeln ist entwickelt worden. Die im Experiment an Rubinkugeln mit einem Durchmesser von 200 µm gewonnenen Ergebnisse zeigen ab einer Normalkraft von ca. 300 mN gute Übereinstimmung mit den theoretischen Ergebnissen der Hertzschen Gleichungen und statistisch basierten Modellen für raue Oberflächen.

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Metrologie für die Gesellschaft

Konstruktion und Fertigung einer Leuchten-Positioniervorrichtung

Zur Beschleunigung und Erleichterung der Arbeitsabläufe bei Eigensicherheitsprüfungen wurde in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich „System- und Eigensicherheit” eine neue Anlage zur Positionierung von z. B. Langfeldleuchten und diverser Industrie-Leuchten konstruiert und gefertigt.[mehr]


Konstruktion und Fertigung einer Referenzzelle für die Messung der Leitfähigkeit von Reinstwasser

Für die Kalibrierung von Leitfähigkeits-Messzellen, die in verschiedenen Reinstwasseranwendungen eingesetzt werden, wird in der Arbeitsgruppe „Elektrochemie“ ein Referenz-Messplatz im Leitfähigkeits-Bereich von 5,5 µS/m aufgebaut. Hierfür wurde eine spezielle Referenzzelle konstruiert und realisiert.[mehr]


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Internationale Angelegenheiten