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Das Verhalten eines herkömmlichen Josephson-Kontakts kann bekanntlich mit einem nichtlinearen reaktiven Element beschrieben werden - der so genannten Josephson-InduktivitätLJ(φ), die periodisch (Periode 2π) von der Phasendifferenz φ abhängt. In dem kleinen Josephson-Kontakt, der die Tunnelung einzelner Cooper-Paare ermöglicht, ist die Phase allerdings bedeutungslos und der Kontakt lässt sich als...

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Untersucht werden die elektrischen Transporteigenschaften eines langen Josephson-Junction-Arrays mit kleinen Al/AlOx/Al-Tunnelkontakten (Bild 1), das mit hochohmigen Chrom(Cr)-Vorwiderständen gebiast ist. Die bei tiefen Temperaturen gemessenen Strom-Spannungskennlinien (Bild 2) zeigen einen Bereich im negativen differentiellen Widerstand, der auf die Anwesenheit und Dominanz der so genannten...

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Für die Entwicklung eines Kapazitätsnormales auf der Basis von Einzelelektronen-Schaltungen im Fachbereich 2.6 wurde damit begonnen, das Herstellungsverfahren für eine 5-Kontakt-SET-Pumpe (Single-Electron-Tunneling) auf Quarzglassubstrate zu übertragen. Die Notwendigkeit dazu ergibt sich aus den Vorteilen für den Betrieb der Gesamtschaltung durch die wesentlich kleinere dielektrische Konstante....

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In Zusammenarbeit mit der Universität Göttingen wurden die magnetischen Eigenschaften von lithographisch hergestellten hartmagnetischen CoPt-Quadraten untersucht, die in eine weichmagnetische Permalloy-Matrix eingebettet sind. Solche künstlichen Zweiphasenmagnete sind ein Modellsystem für eine Vielzahl technologisch interessanter mehrphasiger magnetischer Materialien und bieten die Möglichkeit,...

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Mit dem Ziel die Integrationsdichte von parallelgeschalteten Quanten-Hall-Widerstandsnormalen zu erhöhen, wurden erste Tests an speziellen Halbleiterproben vorgenommen, die zwei übereinander liegende elektrische Transportkanäle enthalten.
Die Einheit des elektrischen Widerstandes, Ohm (Ω), wird mit Hilfe eines makroskopischen Quanteneffektes, des Quanten-Hall-Effekts, reproduziert. An einer...

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Experimente zum Pumpen einzelner Elektronen durch künstliche Moleküle mit Hilfe akustischer Oberflächenwellen weisen auf neuartige physikalische Effekte hin.
Mit Hilfe akustischer Oberflächenwellen lassen sich einzelne Elektronen mit hoher Taktrate von einigen GHz durch Halbleiterquantenpunkte pumpen. Dieser Effekt wird in der PTB in Hinblick auf ein zukünftiges Stromnormal untersucht. Im Rahmen...

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Die Erzeugung von Strömen in Halbleiterstrukturen unter Verwendung von rein optischen Methoden hat in den letzten Jahren viel Beachtung gefunden. Dies liegt insbesondere daran, dass mit solchen Techniken relativ einfach spin-polarisierte Ströme und reine Spinströme erzeugt werden können, was eine Grundvoraussetzung für das neue Forschungsgebiet der Spintronik ist. Im einfachsten Fall werden hierzu...

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Die aktuelle Weiterentwicklung der binär geteilten 10 V Josephson Reihenschaltungen mit etwa 70000 Kontakten hat zu einer deutlichen Verbesserung der Arbeitsparameter geführt. Mit der erreichten Stufenbreite von 0,6 mA (siehe Nachricht "Programmierbare 10-V-SINIS-Schaltungen für AC-Anwendungen") sind die Schaltungen jetzt für die Wechselspannungssynthese und -messung auch bei höheren Spannungen...

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Innerhalb eines speziellen Projektes (iMERA Quickstart) ist in Kooperation mit den Metrologieinstituten Frankreichs und Großbritanniens, LNE und NPL, eine Echtzeit-Kontrolleinheit entwickelt worden, die das Verfolgen beliebiger Spannungen quantengenau innerhalb von etwa 100 µs erlaubt. Damit kann die Spannungsrampe von etwa 1 V/s, die in der dynamischen Phase eines Wattwaagen-Experiments auftritt,...

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Erste Messungen haben gezeigt, dass ein "Josephson Waveform Synthesizer" (JWS), basierend auf einem programmierbaren Josephson-Array, mit dem PTB-Primärnormal für elektrische Leistung verknüpft werden kann. Das Primärnormal der PTB für elektrische Leistung nutzt ein Abtast-Verfahren und ein kommerzielles Voltmeter, um die Spannungs- und Stromsignale zu erfassen. Die vom JWS erzeugten...

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Eine neue Methode zur Kalibrierung für Wechselspannungen basierend auf einer synchron synthetisierten Wellenform einer programmierbaren Josephson-Schaltung ist erfolgreich getestet worden.
Bisher werden periodische Wechselspannungen bei Frequenzen bis etwa 400 Hz mit einem Abtastverfahren kalibriert, bei dem ein hoch auflösendes Abtastvoltmeter im Vollausschlag betrieben wird. Nun wurde untersucht,...

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Mikropotentiometer werden seit langem zur rückführbaren Erzeugung kleiner Wechselspannungen bei der Kalibrierung von Messgeräten eingesetzt. Da vielfach die Ausgangsimpedanz des Mikropotentiometers nicht vernachlässigbar klein gegenüber der Eingangsimpedanz des Messgerätes ist, müssen Korrekturen angebracht werden, die die Messunsicherheit der Kalibrierung vergrößern.
Eine Möglichkeit zur...

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Neu entwickelte berechenbare Dünnschicht-Thermokonverter auf Quarzsubstrat trugen beim Wechselspannungs-Gleichspannungs-Transfer im Frequenzbereich bis 1 MHz zu einer erheblich verringerten Messunsicherheit bei. Wegen ihres kapazitäts- und verlustarmen Aufbaues eignen sie sich grundsätzlich auch für höhere Frequenzen bis über 100 MHz.
Zum Wechselspannungs-Gleichspannungs-Transfer im...

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Die Kalibrierung von Temperaturmessbrücken mit geringer Unsicherheit erfordert niedrige Rauschbandbreiten (bis herab zu 0,1 Hz), um die erforderliche Auflösung zu erzielen. Wird dann noch eine große Anzahl von Messpunkten gewünscht und jeder Messwert als Mittelwert aus zehn oder mehr Einzelmessungen gebildet, kann eine Kalibrierung sehr zeitaufwändig werden. Als rationelle Lösung bietet sich ein...

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Im Rahmen der Entwicklung eines neuen, effizienteren Verfahrens zur Bestimmung des Schirmdämpfungsmaßes kleiner flächiger Proben im Frequenzbereich von MHz bis zu einigen GHz wurden zahlreiche Messungen mit Hilfe eines neu entwickelten Richtkopplers durchgeführt. Dieser besteht aus zwei Teilen, zwischen die die Proben in DIN A5 - Größe eingebracht werden können (siehe Bild). Simulationsrechnungen...

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Bei der Kalibrierung der Anstiegszeit schneller Speicheroszilloskope konnten weitere Fortschritte erzielt werden. Während bisher ausschließlich die aufwändige Kalibrierung am optoelektronischen Primärnormal der Arbeitsgruppe 2.54 - Terahertz-Optik durchgeführt werden konnte, steht jetzt ein Pulsgenerator als Sekundärnormal zur Verfügung (siehe Bild), der zumindest in einem etwas eingeschränkten...

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In der Hochfrequenz-Leistungsmesstechnik wird die Kalibrierung von thermischen und Dioden-Leistungsmessköpfen, durch deren Einsatz die Leistungsmessung in industriellen Anwendungen fast vollständig abgedeckt wird, durch direkten Vergleich (Außenvergleich) mit Thermistor-Leistungsnormalen durchgeführt, wobei letztere in Mikrokalorimetern der PTB durch Bestimmung des effektiven Wirkungsgrades...

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Die Eigenschaften von kommerziell erhältlichen breitbandigen Mikrowellenprüfspitzen wurden in einem Frequenzbereich bis 50 GHz mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren messtechnisch bestimmt. Zum Einsatz kamen sowohl auf 1-Tor- als auch auf 2-Tor-Kalibrierungen beruhende Verfahren. In beiden Fällen erwies sich eine Vorabcharakterisierung der verwendeten On-Wafer-Kalibrierstandards als besonders...

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Die in der Mikrowellen- und Höchstfrequenztechnik häufig eingesetzten koplanaren Wellenleiter weisen aufgrund der endlichen Leitfähigkeit der metallischen Leiterbahnen eine ausgeprägte Frequenzabhängigkeit des Leitungswellenwiderstandes auf. Werden diese Wellenleiter z.B. als Kalibriernormale für On-Wafer-TRL-Kalibrierungen eingesetzt, ist eine genaue Kenntnis des Leitungswellenwiderstandes...

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Bei Wechselspannungsprüfungen von Betriebsmitteln der elektrischen Energieversorgung wird häufig der Scheitelwert der Prüfspannung gemessen, da dieser für den Über- bzw. Durchschlag von Hochspannungsisolierungen bei Kurzzeitbeanspruchung maßgebend ist. Der Effektivwert ist dagegen bei der Langzeitbeanspruchung und für Messwandler, die zur Messung des Energieverbrauchs Verwendung finden, die...
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