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Scientific news from division 2

Latest scientific news

Quantum dots are used in semiconductor quantum technology. They allow to localize and control single electrons in semiconductor devices. Many applications require a fast initialization of a certain quantum state of the electrons. For this purpose, a new technique based on control of tunnelling rates has been developed at PTB.

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On March 20 and 21, 2019, the workshop "Ultrastable Low-Noise Current Amplifier (ULCA) in Laboratory Practice" was held at PTB. The ULCA is a commercially available instrument, developed by PTB, that enables the measurement and generation of small currents with the highest accuracy.

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Im Frequenzbereich zwischen 80 GHz und 110 GHz wurde erstmals ein Messvergleich zwischen der leitungsgebundenen Hochfrequenzleistungsmessung im Rechteckhohlleiter einerseits und der Leistungsmessung eines gaußverteilten Freistrahls andererseits durchgeführt. Dabei wurde basierend auf den Messunsicherheiten der jeweiligen Leistungsdetektion unter Berücksichtigung der Transmissionsunsicherheit des...

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Das Mess- und Eichrecht sorgt in Deutschland dafür, dass beim Verkauf von Ladestrom abgerechnete Energiemengen richtig und für den Kunden nachvollziehbar gemessen werden. Als technische Maßnahme zur Erfüllung der eichrechtlichen Kundenschutzanforderungen setzen die Ladesäulenhersteller zunehmend sogenannte Public-Key-Signaturverfahren ein. Die Public-Keys werden jetzt mittels eines zwischen PTB...

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Im Rahmen eines gemeinsam vom Bureau International de Poids et Mesures (BIPM) und dem National Institute of Standards and Technology (NIST, USA) organisierten Workshops mit dem Titel "The next generation of ionization chambers for radionuclide metrology" kamen im September 2018 etwa 30 Experten aus den Bereichen Radionuklid- und Elektrizitätsmetrologie in Gaithersburg (USA) zusammen, um Optionen...

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Am 16. Mai 2018 fand das 311. PTB-Seminar "Aktuelle Fortschritte von Kalibrierverfahren im Nieder- und Hochfrequenzbereich" in Braunschweig statt. Das jährlich von der Abteilung Elektrizität der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt veranstaltete Seminar richtet sich mit Themen zur industriellen elektrischen Messtechnik an Kalibrierlabore und Firmen, die in diesem Bereich tätig sind.

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Neue Normalwiderstände zeigen nach ihrer Herstellung eine relativ starke, nur langsam abklingende zeitliche Änderung ihres Widerstandswertes. Ursache dafür sind häufig mechanische Spannungen, die im Material sowohl des Widerstandes als auch des Gehäuses relaxieren. Bei der Herstellung versucht man, diese Spannungen mit verschiedenen Maßnahmen zu reduzieren, üblicherweise durch eine...

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Ein neuer Messplatz für Linearitätsuntersuchungen von hochpräzisen Brückenverstärkern für Kraft- und Drehmomentmessungen ermöglicht es, die Abweichung der Brückenverstärkercharakteristik vom idealen linearen Verhalten mit einer erweiterten Messunsicherheit von 2 nV/V zu bestimmen. Der Messaufbau mit kaskadierten induktiven Spannungsteilern erlaubt für Spannungsverhältnisse eine Auflösung von...

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Auf den Verkehrs- und Regionalflughäfen dienen Instrumentenlandesysteme (ILS) dazu, Präzisionsanflüge von Flugzeugen auch bei schlechten Sichtverhältnissen zu gewährleisten. Die Funktion der ILS wird turnusmäßig mit Hilfe von Messflugzeugen überwacht. Deren Antennenfaktoren wurden nun in einem gemeinsamen Projekt mit dem Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung (BAF) untersucht und validiert.

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Im Jahr 2018 wurde ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördertes Projekt gestartet, in dem, basierend auf den Ergebnissen des Projekts WERAN, eine verbesserte Prognose der Störwirkung von Windkraftanlagen insbesondere auf Doppler-Drehfunkfeuer entwickelt werden soll.

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Im Rahmen einer Doktorarbeit an der PTB und einer weiteren Doktorarbeit zusammen mit der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg wird untersucht, wie moderne Nah-Fernfeld-Transformationsalgorithmen bei aktuellen Fragestellungen in der Antennenmesstechnik, beispielsweise der Kalibrierung intelligenter Antennensysteme, der Kalibrierung von Antennen in Kraftfahrzeugen oder bei der Vor-Ort-Vermessung...

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Im Jahr 2018 wurde ein im Rahmen des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) organisierter Ringvergleich für den Antennenfaktor erfolgreich abgeschlossen. Die Ergebnisse und daraus folgende Handlungsempfehlungen sind auf dem 311. PTB-Seminar "Aktuelle Fortschritte von Kalibrierverfahren im Nieder- und Hochfrequenzbereich 2018" und bei der Kleinheubacher Tagung 2018 der International Union of Radio...

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Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts PlanarCal ist es erstmalig gelungen, eine vollständige Messunsicherheitsbilanz für planare Streuparametermessungen auf industriellen Substraten im Frequenzbereich 1 bis 110 GHz aufzustellen. Die Methodik zur Aufstellung der Unsicherheitsbilanz wurde auf Quarzglas verifiziert und ist grundsätzlich auch auf andere Materialien übertragbar.

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In der elektrischen Energieversorgung wird in den wichtigen Knotenpunkten des Übertragungsnetzes - den Hochspannungsstationen - zukünftig digitale Messtechnik eingesetzt. Die Sekundärsignale der eingesetzten Spannungs- und Stromwandler werden dabei digitalisiert und zeitgestempelt zu den ebenfalls digital arbeitenden Messgeräten übertragen. Hierzu wird im Industry Call 2017 des…

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Bei der Kalibrierung von Leistungsmessgeräten kommt das sogenannte Dummy-Load-Konzept zur Anwendung. Obwohl die hierbei genutzte Spannung und der verwendete Strom potenzialgetrennt sind und somit die tatsächlich umgesetzte Leistung weit unter der simulierten liegt, birgt die Verwendung von Strömen von bis zu 160 A ein nicht zu unterschätzendes thermisches Gefahrenpotential. Daher wird der Bereich...

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Ladeeinrichtungen werden in Deutschland als Messgeräte betrachtet und müssen die Anforderungen des Mess- und Eichgesetzes (MessEG) und der Mess- und Eichverordnung (MessEV) erfüllen. Dies muss von einer Konformitäts-bewertungsstelle durch ein Zertifikat bescheinigt werden, die sogenannte Baumusterprüfbescheinigung. Die PTB hat als momentan einzige Konformitätsbewertungsstelle für den...

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Optical pulse-drive for the AC Josephson voltage standard realizedThe pulse-driven Josephson Voltage Standard was successfully operated with optical pulses in a “proof-of-principle” experiment. Fast photodiodes (28 GBit/s) were mounted by flip-chip technology to special carrier chips for operation at 4.2 K

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Ein im letzten Jahr neu installiertes Elektronenstrahl-Lithographiesystem wurde erfolgreich in die Fertigungslinie für Mikro- und Nanostrukturen integriert, die für die PTB und für Partnerinstitute im Reinraumzentrum der PTB hergestellt werden.  Ein Großteil der Herstellungsprozesse wurde bereits auf das neue Lithographiesystem portiert, und neue verbesserte Prozesse werden entwickelt.

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Motiviert durch die dringende Nachfrage aus der Industrie wurde die Apparatur zur Charakterisierung von hartmagnetischen Materialien vollständig neu aufgebaut und ihre Funktionen deutlich verbessert. Die Anforderungen der Norm IEC 60404-5 werden nun mit geringerer Messunsicherheit bei besser reproduzierbaren Bedingungen erfüllt, so dass die PTB wieder in der Lage ist, Rückführung auf höchstem...

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In magnetischen Tunnelkontakten ist es gelungen, mit akustischen Pulsen die Ausrichtung der Magnetisierung zu beeinflussen und sogar kohärent zu kontrollieren. Die akustischen Pulse wurden dabei in einem metallischen Kontakt oberhalb des Tunnelkontaktes durch Anregung mit Femtosekunden-Laserimpulsen erzeugt. Solche Methoden können sich für zukünftige Anwendungen, in denen die Magnetisierung auf...

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Im Rahmen des neuen EMPIR TOPS Projekts werden winzige magnetische Wirbel erforscht, sogenannte magnetische Skyrmionen. Das von der PTB koordinierte Projekt soll durch die Entwicklung von metrologischen Messmethoden zu Innovationen in der magnetischen Speicherung beitragen und den Weg für neue Quantennormale ebnen.

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Eine neues Wachstumsverfahren von Graphen, einer einzelnen Atomlage aus Kohlenstoffatomen, ermöglicht erstmals eine periodische Variation der elektrischen Dotierung. Ermöglicht wurde dies durch eine spezielle Wachstumstechnik, die die Eigenschaften der darunterliegenden Substratoberfläche auf atomarer Ebene kontrolliert.

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Im Rahmen des EU-Forschungsprogramms „Future Emerging Technologies (FET)“ beteiligt sich die PTB an einem Projekt, in dem Möglichkeiten der neuen Materialklasse der topologischen Isolatoren für zukünftige technologische und metrologische Anwendungen ausgelotet werden.

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The Helmholtz Prize 2018 in the category "Application" was awarded to a research team of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Dietmar Drung (Division 7), Martin Götz, Eckart Pesel and Hansjörg Scherer (all Division 2) received the prize, which is considered the most prestigious award in the field of metrology, for their groundbreaking improvements in the field of high-precision traceable...

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Unter Verwendung des ultrastabilen rauscharmen Stromverstärkers (ULCA) als Referenzstromquelle wurden vier handelsübliche Pikoamperemeter im Stromstärkebereich zwischen 1 fA (10-15 A) und 1 μA (10-6 A) kalibriert und hinsichtlich der Stabilität des Verstärkungsfaktors, des Rauschens, des Einschwingverhaltens sowie der Bürdenspannung umfassend charakterisiert. Basierend auf dem ULCA wurden...

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A key comparison of capacitance and capacitance ratio, piloted by the BIPM, was successfully completed. Comparisons are a key instrument of metrology to test the principal techniques and methods in the particular field and to demonstrate and maintain equivalence of the realised physical units at the lowest possible level of uncertainty, as stipulated in the CIPM MRA.

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In einer pulsgetriebenen Josephson-Impedanzmessbrücke können jetzt spektral sehr reine Sinusspannungen bis zu einem Effektivwert von 100 mV erzeugt werden. Diese Messbrücke der PTB ist aktuell die weltweit einzige Josephson-Impedanzmessbrücke, mit der Kapazitätsnormale direkt auf den Quanten-Hall Widerstand zurückgeführt werden können.

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