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Vereinfachte Rückführung des „Ultrastable Low-noise Current Amplifier“

02.12.2020

Innerhalb weniger Jahre hat sich der an der PTB entwickelte „Ultrastable Low-noise Current Amplifier“ (ULCA) in der Widerstands- und Stromstärkemetrologie etabliert und sein Anwendungspotential reicht darüber hinaus, z. B. in die Messtechnik für ionisierende Strahlung.

 

 

Für die Rückführung des ULCA, der auf dem Konzept eines Transimpedanzverstärkers beruht, wurden bisher spezielle Kryostromkomparatoren (Cryogenic Current Comparators, CCCs) benötigt, die nur an wenigen nationalen Metrologieinstituten zur Verfügung stehen. Dieses Hindernis für eine weitere Verbreitung des ULCA als innovatives Messmittel zu überwinden, war Ziel des EURAMET-Projekts 1409, in dem die PTB gemeinsam mit METAS, dem nationalen Metrologieinstitut der Schweiz, die messtechnischen Grundlagen für eine alternative Rückführung des ULCA erarbeitet haben.

Die dabei erfolgreich erprobte alternative Rückführungsmethode für die ULCA-Transimpedanz von 1 GΩ stützt sich auf Referenzwiderstände mit Nennwerten von 10 kΩ, 1 MΩ und 10 MΩ und benötigt zusätzlich drei hochauflösende Digitalvoltmeter. Da die Kalibrierung der genannten Widerstände mit Hilfe eines CCCs erfolgen kann, aber nicht muss, ist der Einsatz eines CCCs nicht mehr zwingend erforderlich. Die Rückführung des ULCA kann daher nun mit Mitteln erfolgen, die über nationale Metrologieinstitute hinaus in vielen Kalibrierlaboratorien vorhanden sind. Die Kalibrierergebnisse, die im Rahmen des EURAMET-Projekts 1409 auf dem alternativen Rückführungsweg gewonnen wurden, stimmen mit den auf etablierte Weise (d.h. mittels CCC) bestimmten Werten innerhalb einer relativen Abweichung von weniger als 10-6 überein.

Blick ins Labor

Bild: Blick ins Labor - Durchführung der Messungen am METAS.

 

Veröffentlichung:
M. Götz, D. Drung, C. Krause, A. Mortara, “Calibration of ultrastable low-noise current amplifiers without direct use of a cryogenic current comparator,” Metrologia 57, 055008 (2020).

 

 

 

Fachbereich 2.6 „Elektrische Quantenmetrologie“