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Production sequence of Si-spheres and interferometrical determination of the sphere volume

Precision Engineering

Division 5

News from the Annual Report 2015

Fundamentals of Metrology

The PTB’s nanoforce facility was used to calibrate the spring constant of a soft AFM cantilever traceable to the SI. Besides investigations in air further measurements were made in a medium vacuum, in a high vacuum and in a Nitrogen atmosphere. The relative standard uncertainty of the spring constant calibration of a soft cantilever (K = 0.124 N/m) is better than 0.3 % (measurement in a medium...

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Im Rahmen des EMRP-Forschungsprojekts SIB60 „Surveying“ wurde ein absolut messendes Interferometer entwickelt, das für Längenmessungen bis 50 m verifiziert und bis ca. 1 km anwendbar ist. Durch gleichzeitige Verwendung von infrarotem und grünem Licht zur Längenmessung kann der Einfluss der Luftbrechzahl auf die Längenmessung kompensiert werden. Dieses sogenannte „TeleYAG“ Interferometer soll nach...

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Die genaue Bestimmung der Luftbrechzahl ist eine der wesentlichen Voraussetzungen bei der Darstellung der Länge von Maßverkörperungen mittels Interferometrie. Der Wert der Luftbrechzahl lässt sich durch den Einsatz von permanent evakuierten Zellen interferometrisch genau bestimmen. Ein hierfür notwendiger Vorwert der Brechzahl musste bisher auf eine Interferenzordnung genau bekannt sein. Ein neues...

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Für die Phasenverschiebungsinterferometrie ist die Intensitätsstabilität der Lichtquelle eine wichtige Voraussetzung für hochaufgelöste Messungen. Am Kugelinterferometer, das zur Volumenbestimmung der Avogadro-Kugeln eingesetzt wird, wurde hierzu bisher eine Monitormessung am Faserausgang der Laserlichtquelle eingesetzt. Diese Art der Intensitätsmessung war durch ungenügende Gate-Gleichzeitigkeit...

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Zwei Siliziumkugeln, die bereits zur Jahrtausendwende für Dichtebestimmungen kalibriert wurden, sind nach 15 Jahren in zwei Durchgängen erneut gemessen worden. Die Konfiguration des Interferometers war in dieser Zeit wesentlichen Entwicklungsschritten unterzogen worden (Austausch der Interferometer-Optik, Umstellung auf Wellenlängen-Tuning, Änderung des Hubmechanismus, diverse Neujustagen). Die...

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Im Rahmen des EMRP-Projekts SIB60 „Surveying“ wurde ein Dualkammgenerator aus einem gekoppelten Fabry-Perot-Filterpaar entwickelt. Dabei werden durch Filterung aus einem breitbandigen, kommerziellen „Seed“-Frequenzkamm mit 250 MHz Repetitionsrate zwei zueinander kohärente Kämme mit unterschiedlichen Repetitionsraten im GHz Bereich generiert. Dies bildet die Grundlage für ein neuartiges...

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Im Rahmen eines DFG-Projekts wurde im Wissenschaftlichen Gerätebau ein supraleitendes Gravimeter mit einer neuartigen Konstruktion des Beschleunigungsmesser-Aufbaus entwickelt und gefertigt. Zusammen mit der Verwendung von SQUID-Sensoren anstelle von kapazitiver Sensorik wird eine deutliche Verbesserung der Gravitationsmessung angestrebt.

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Hochgenaue komplexe Teile für Hochspannungselektroden und deren Innenleben, sog. Driftröhren werden im Wissenschaftlichen Gerätebau der PTB im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg gefertigt. Die enge Zusammenarbeit zwischen den Ingenieuren und Fertigungstechnikern der PTB und den Physikern des MPIH ermöglichte auch neue Fertigungswege.

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Im Rahmen des JRP Projekts METCO wird die elektro-thermo-mechanische Kopplung in funktionellen Materialien bei hohen Temperaturen untersucht. Hierzu wurden an der PTB interferometrische Längenmessungen an Piezokeramiken bei Temperaturen bis 200 °C durchgeführt. Erste Ergebnisse der piezoelektrisch induzierten Längenänderungen in diesem Temperaturbereich sind bereits auf großes Interesse bei...

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Metrology for Economy

Für die Messung von Foliendicken im Bereich von 10 µm bis 2000 µm wird in der PTB ein Messgerät mit mechanischer Antastung und interferometrischer Positionsmessung betrieben. Dieser Messplatz wurde mit den Zielen einer höheren Automatisierung und verbesserter lateraler Auflösung grundlegend überarbeitet.

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The metrological large range atomic force microscope (Met. LR-AFM) is used for versatile reference measurements with sub-nm uncertainty in the field of nanometrology. Recently its measurement speed was improved by a factor of more than 20, which significantly enhances its measurement throughput and reduces its measurement drift. The measurement repeatability at different scan speeds ranging from...

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A new critical dimension (CD, often synonymously used for line width) reference material consisting of Si line structures with improved vertical parallel sidewalls has been developed in collaboration with the company Team-Nanotec. Each feature pattern has a group of five reference line features with nominal CD of 50 nm, 70 nm, 90 nm, 110 nm and 130 nm, respectively. Characterisation of the...

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A new high accuracy and fast interferometric 6 DoF measurement system based on a modified homodyne Twyman-Green interferometer has been developed.. It uses a novel signal acquisition and processing approach whereby a spatial interferogram is captured by a high-speed CMOS sensor and the registered fringe pattern is transformed into the frequency spectrum. The spectral representation is analyzed for...

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Zur Minimierung der Antriebsschwingungen des Messschlittens am Nanometerkomparator wurden die Signale des Vakuum-Interferometers zur Feinregelung des Messschlittens mit einem Lorentz-Aktuator genutzt. Das neue Stellelement erweitert den bestehenden Antrieb auf Basis eines Linearmotors und wird durch einen dedizierten Lageregler angesteuert. In einem ersten Test konnte der Messschlitten im...

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Ein neuartiges Kalibriersystem für Autokollimatoren, der „Spatial Angle Autocollimator Calibrator“ (SAAC) ermöglicht erstmals Kalibrierungen auch von räumlichen Winkeln von bis zu 2500×2500 arcsec² und bei variablen Abständen von 300 mm bis 1800 mm durchzuführen. Durch die kartesische Anordnung von drei auf einen Reflektorwürfel ausgerichteten Autokollimatoren, von denen zwei als...

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Im Rahmen eines von BMWi geförderten Verbundprojektes ist in der PTB ein neues Verzahnungsnormal entwickelt worden. Das Normal verkörpert je drei verschiedene Außen- und Innenverzahnungen, die auf einem Ring mit einem Außendurchmesser von etwa 2 m angebracht sind. Ziel des Projektes ist die Akkreditierung der ersten Konformitätsbewertungsstelle für Großverzahnungen beim Projektpartner in Bremen...

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Im Rahmen eines internationalen Forschungsvorhabens wurde eine neue informationstechnische Infrastruktur zur Validierung von Algorithmen in metrologischer Software entwickelt. Der Dienst wird über ein neues Internetportal angeboten. Im Bereich der Koordinatenmesstechnik können neben der Auswertung von Formelementen nach der Methode der kleinsten Quadrate jetzt auch Minimumzone-Auswertungen...

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Zur Untersuchung der Eigenschaften von taktilen Verzahnungs-Messsystemen im Scanbetrieb wurden im EMRP-Projekt „DriveTrain“ zwei neue Scanning-Artefakte in Zusammenarbeit mit dem Wissenschaftlichen Gerätebau entwickelt. Diese mittels Drahterosion gefertigte Normale verkörpern je eine konkave und eine konvexe Evolvente, die sich bei einem Grundkreis vom Durchmesser 20 mm über einen Winkelbereich...

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Zur Steigerung der Energieeffizienz in neuen Motoren und Generatoren werden zunehmend Permanentmagnete eingesetzt. Im Rahmen einer Doktorarbeit wurde eine Vorrichtung zur Messung des zeitlichen Verlaufs der magnetischen Flussdichte B bei Temperaturen bis 150 °C von NdFeB-Magneten konstruiert und gefertigt. Dabei wird in dem Magnetjoch durch einen Wechselstrom ein Magnetfeld bis zur...

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Bei spanenden Bearbeitungsmethoden ist die Geometrie der verwendeten Mikroschneidkanten entscheidend für eine präzise Fertigung. Mit einem in der PTB entwickelten Tastschnittgerät lassen sich jetzt Mikro-Radien von Schneidkanten, Radiennormalen, Tastspitzen und Indenterspitzen mit einer Unsicherheit von kleiner U(k=2) <= 0,12 µm messen. Erprobt wurde das Messverfahren an einem Radiennormal mit...

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Metrology for Society

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International Affairs

Die Zeitschrift „Measurement Science and Technology (MST)“, ein renommiertes internationales Fachjournal mit dem Schwerpunkt Messtechnik und einer mehr als 90-jährigen Tradition, hat in einer Rückschau auf die bei MST im letzten Jahr veröffentlichten Fachbeiträge 28 Arbeiten als „Highlights of 2014“ herausgehoben, darunter auch 4 Veröffentlichungen über neuere Arbeitsergebnisse aus der Abteilung...

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