The Economy

Ein Wissenschaftler-Team der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) erhält am 8. November 2019 den Technologietransferpreis der Industrie- und Handelskammer Braunschweig für die gelungene Weitergabe einer mess- und fertigungstechnischen Meisterleistung aus der Forschung in die Industrie. Die Rede ist von hochreinen, extrem runden Siliziumkugeln, die die neue Definition des Kilogramms verkörpern. Während die reinsten Kugeln, deren Eigenschaften am genauesten bekannt sind, als oberste Referenz in der PTB in Braunschweig verbleiben, sollen zahlreiche andere Siliziumkugeln an Institute und Laboratorien in der gesamten Welt gehen, um dort als Basis für die physikalische Einheit der Masse zu dienen. Für die Fertigung und den Vertrieb dieser Massenormale konnten die J. Hauser GmbH & Co. KG sowie die Häfner GmbH gewonnen werden. Sie nutzen dafür Know-how und Verfahren, die in der PTB in vielen Jahren der Forschung entwickelt wurden.

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und der Medizinproduktehersteller Xiralite GmbH haben eine Fußkamera entwickelt, die die Blutzirkulation innerhalb des Vorderfußes sichtbar machen soll und so Ärzten dabei hilft, rheumatische Erkrankungen schneller zu diagnostizieren. Denn es gilt: Je zügiger Diagnose und Therapie stattfinden, desto eher können bleibende Schäden an Gelenken und Knochen vermieden werden.

Ein weiteres EURAMET-Netzwerk soll europaweit einheitliche Strukturen rund um die Qualitätssicherung in der Labormedizin schaffen und die metrologische Rückführung wichtiger Messgrößen auf diesem Gebiet sicherstellen. Damit werden die Anforderungen einer neuen EU-Verordnung zur In-vitro-Diagnostik umgesetzt.

Medizinische Daten, die im Falle eines Unfalls lebensrettend sein könnten, werden bisher an verschiedenen Stellen unabhängig voneinander gespeichert. Dies soll ein zunächst auf drei Jahre angelegtes Forschungsprojekt ändern. Darin schließen sich TU Braunschweig, MHH und PTB zu einem Zentrum für Unfall- und Notfallinformatik zusammen. Ein Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines „digitalen Schlüssels“. Erst im Moment eines Unfalls erzeugt, soll diese „International Standard Accident Number (ISAN) den Rettern den Zugang zum virtuellen Notfallregister ermöglichen, wo schon vorher alle notfallrelevanten Daten über diesen Patienten zusammengetragen worden sind. Im Projekt sorgt die PTB dafür, dass der neue Schlüssel sicher und datenschutzrechtlich unbedenklich sein wird. Dazu bringt sie ihre Erfahrung im Bereich kryptografischer Verfahren ein, die bereits Eingang in die sichere Übertragung von Kalibrier- und Messdaten gefunden hat.

Zur Messung kleiner Winkeländerungen von Objekten werden Autokollimatoren verwendet. Der hierbei genutzte Detektor, oft ein flächenhafter CCD-Sensor, wird mit einer linienförmigen Messmarke ausgeleuchtet. Deren Position auf dem Sensor wird detektiert und hat durch die Pixelgröße eine begrenzte Auflösung. In dem neuen Verfahren wird diese Messmarke unter einem spezifisch auf den Sensor eingestellten Winkel relativ zum Pixelraster auf den Sensor projiziert und durch eine zeilenweise Mittelung deren Lage berechnet. Die Interpolationsabweichungen im Subpixelbereich werden minimiert und ermöglichen eine bessere Auflösung der Position des Messmarkenbilds ohne zusätzliche Bauteile.
(Technologieangebot 428)

Batteriezellen müssen von der Entwicklung bis hin zur Produktion auf Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit getestet werden. Für ihre thermische Überwachung wurde in der PTB ein modulares Kalorimeter entwickelt, das aus einer variablen Anzahl nahezu identischer Baugruppen besteht und die Vermessung verschiedenster Batteriezellgrößen erlaubt. Die Module gestatten eine einfache Skalierung in der Fläche. Unterschiedliche Bauartgrößen werden überdeckt, ohne dass ein Neugerät angeschafft werden muss. Das Batteriekalorimeter lässt sich kostengünstig in bestehende Systeme integrieren.
(Technologieangebot 494)

Ulbricht-Kugeln werden zur Messung des Lichtstroms eingesetzt, so auch bei der Transmissionsmessung von Mikroskopobjektiven. Diese Transmissionsmessungen können durch ein neues Zusatzelement jetzt genauer werden. Der in der PTB entwickelte spezielle Einsatz passt die Einlassöffnung der Ulbricht-Kugel dem Objektiv optimal an. Durch den Einsatz befindet sich das Objektiv nicht mehr im kritischen Bereich der Kugel und erzeugt kaum noch parasitäre Reflektionen. Der Lichtstrom kann jetzt unverfälschter gemessen werden, was die Transmissionsmessung wesentlich genauer macht.
(Technologieangebot 475)

In der PTB wurde ein pulsgetriebenes Josephson-Normal zur Erzeugung von Wechselspannungen realisiert, bei dem die Spannungspulse mithilfe von optischen Komponenten synthetisiert werden. Dies bietet Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Betriebsverfahren, bei dem die antreibenden Spannungspulse über elektrische Hochfrequenz-Zuleitungen auf den supraleitenden Chip geleitet werden.

Die beiden Caesium-Fontänenuhren CSF1 und CSF2 der PTB sind seit vielen Jahren als primäre Frequenznormale und als Basis der Zeitskala der PTB etabliert. Durch umfangreiche Untersuchungen konnten jetzt die Unsicherheiten der beiden Uhren um einen Faktor 5 (CSF1) bzw. 2,4 (CSF2) verringert werden. Mit den erreichten relativen Unsicherheiten von 2,7 · 10^–16 für CSF1 und 1,7 · 10^–16 für CSF2 gehören beide Uhren neben wenigen anderen Fontänenuhren zur internationalen Spitze.

In der PTB wurde die Referenzstrahlungsquelle des EnMAP-Satelliten zur Erdfernerkundung mit hoher Auflösung kalibriert. Damit ist die langfristige Vergleichbarkeit und Rückführung seiner globalen Messdaten aus dem geobiologischen, geochemischen und geophysikalischen Bereich sichergestellt.