The Economy

The production sector is the backbone of Europe’s industry with about 2 million companies and more than 30 million people working in this area. According to the EU, about half of all research funds are spent in this sector. There is certainly plenty of scope for research in this field: on the central challenges of digitalization and sustainability, for example. And metrological issues play a crucial role here too. To be able to bring together and promote metrological capacities, the European Association of National Metrology Institutes (EURAMET) has founded a European Metrology Network (EMN) for Advanced Manufacturing. Acting coordinator is Harald Bosse of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB).

UDO, das Untertagelaboratorium der PTB, besteht inzwischen seit 30 Jahren und bietet mit einem der weltweit niedrigsten Strahlungspegel beste Bedingungen für die Überwachung der Umweltradioaktivität und damit indirekt auch für die Beobachtung des Klimawandels und dessen Parameter. Letzteres geschieht durch die Beobachtung von natürlichem Radon in der Atmosphäre, das dabei als „tracer“ für die Ausbreitung von Treibhausgasen dient und Rückschlüsse auf deren Ursprung und Emissionsraten erlaubt. Eingerichtet wurde es im Jahr 1991 zunächst im Bergwerk Asse II. 2011 zog es ins Salzbergwerk der esco (Kali + Salz AG) in Grasleben um. Ein Großteil der in Europa eingesetzten Dosimetriesysteme, deren Daten stündlich an das Joint Reseach Center (JRC) der EU-Kommission nach Ispra (Italien) geliefert werden, wurden im Laufe der Zeit im UDO-Labor untersucht und kalibriert. (Ansprechpartner: Faton Krasniqi, 0531 592-6223, faton.krasniqi(at)ptb.de)

Das Wasserstoff-Innovationslabor mit dem Titel „Nachhaltige Verbrennungskonzepte“ ist gestartet. Mit einer Förderung des niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur in Höhe von 1,2 Millionen Euro geht das Projekt in die dreijährige Umsetzungsphase. Beteiligt sind neben der PTB die Leibniz Universität Hannover, die TU Braunschweig, die TU Clausthal und die Jade Hochschule Wilhelmshaven. (Ansprechpartner: Ravi Fernandes, 0531 592-3300, ravi.fernandes(at)ptb.de)

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt MIQRO mit 15,8 Millionen Euro. In dem Projekt soll ein Quantencomputer basierend auf Hochfrequenz-gesteuerten Ionen entwickelt werden. Neben der PTB nehmen daran die Leibniz Universität Hannover, die Universität Siegen, die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, die QUARTIQ GmbH sowie die eleQtron GmbH als assoziierte Partner teil. Die Laufzeit beträgt vier Jahre. Der in diesem Projekt entwickelte und betriebene Quantencomputer soll im Anschluss an das Projekt auf tausend Quantenbits skalierbar sein und damit vielfältigen industriellen und akademischen Anwendungen den Weg bereiten, die jenseits der Möglichkeiten von klassischen Supercomputern liegen. (Ansprechpartner: Christian Ospelkaus, 0531 592-4740, christian.ospelkaus(at)ptb.de)

Bei der Kalibrierung von Massenormalen ist die Bestimmung der Masse von an der Oberfläche angelagerten Stoffen wichtig. Sie kann mithilfe von Sorptionskörpern ermittelt werden, die aus mehreren einzelnen Scheiben bestehen und zur Steigerung der Messgenauigkeit in Form einer Korrektur berücksichtigt werden. Ein neues Konzept aus der PTB ermöglicht sowohl eine effiziente Handhabung als auch eine einfache Reinigung der einzelnen Scheiben. Erreicht wurde dies durch eine kipp- und wippstabile Lagerung, mit der sich die einzelnen Elemente reversibel zusammensetzen lassen. (Technologieangebot 519)

Für den Explosionsschutz in industriellen Anlagen ist es sehr wichtig zu wissen, wie sich Partikel (etwa Pulver) beim Transport in Strömungsvorgängen elektrostatisch aufladen. Die neue Technologie basiert auf zwei unterschiedlichen Messungen mithilfe der Particle Image Velocimetry (PIV). Zwischen zwei definierten Messabschnitten befindet sich ein Testkanal, an den ein elektrostatisches Feld angelegt ist. Es lenkt die unterschiedlich aufgeladenen Partikel ab. Durch die Beobachtung der einzelnen Teilchen in diesen Messbereichen wird die Ladungsänderung zwischen diesen Abschnitten ermittelt. Das Verfahren ermöglicht, die elektrostatische Aufladung von laminaren oder turbulenten Strömungen (bei Pulver oder Flüssigkeiten) online und nichtinvasiv zu messen und kann die Sicherheit vieler Transportprozesse verbessern. (Technologieangebot 527)

In der Optik müssen Strahlen, die mit einem Abstand von wenigen Millimetern verlaufen, häufig unabhängig voneinander justiert werden. Bei manchen Einbauszenarien wäre es wünschenswert, dies in einer einzigen Baugruppe zu realisieren, um den dabei erzeugten Strahlenabstand zu verringern. Das PTB-Konzept eines neuen Doppelspiegelhalters löst dieses Problem in einfacher Weise. Die beiden D-förmigen Halbspiegel werden in ei- ner gemeinsamen Baugruppe gehalten, jedoch unabhängig voneinander justiert. Dadurch haben beide Halbspiegel die gleiche Stabilität. (Technologieangebot 525)

Bislang erreichen Lithium-Schwefel-Batterien noch nicht ihre maximal mögliche Kapazität und Lebensdauer. Molekülspezifische, zeitaufgelöste und rückführbare Messungen an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II haben gezeigt, dass die Anreicherung von Polysulfiden an der Anode ein Hauptgrund dafür sein könnte.

Für die Materialbearbeitung werden immer häufiger Ultrakurzpulslaser eingesetzt, deren einzeln Pulse nur Pikosekunden dauern. Da diese Geräte unerwünschte Röntgenstrahlung abgeben können, schreibt das Strahlenschutzgesetz seit dem 20. Mai 2021 eine Genehmigungspflicht vor. Die PTB hat diese Gesetzesänderung mit umfangreichen Strahlenschutzmessungen an ihrer neuen Ultrakurzpuls-Laseranlage begleitet.