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Nachrichten aus dem Jahresbericht 2014

Grundlagen der Metrologie

Für den Einsatz als Photonen-Quelle im Mikrowellenbereich bis 170 GHz wurde eine anwendungsspezifische Josephson-Kontakt-Schaltung entwickelt. Sie besteht aus zwei parallel geschalteten Aluminium Josephson-Kontakten (sog. SQUID-Schaltung) und vier Bias-Widerständen auf der Basis einer teilweise oxidierten Titan- Metallschicht. Die Schaltung dient der On-Chip-Kalibrierung von...

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Die Ausgangsspannung von JAWS-Spannungsnormalen (JAWS - Josephson Arbitrary Waveform Synthesiser) konnte durch Kombination von dreifach gestapelten Josephson-Kontakten und durch die Serienschaltung von zwei Schaltungen, die auf einem Chip supraleitend gekoppelt sind, erhöht werden. Mit insgesamt 18.000 Kontakten pro Chip konnten Ausgangsspannungen von ca. 355 mVRMS bzw. 1005 mVPP synthetisiert...

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Im Rahmen des EMRP Projekts „MetNEMS“ und des DFG Projekts „Hochempfindliche nanoSQUIDs zur Detektion kleiner Spin-Systeme“ wurden SQUIDs mit unterschiedlichen Designs hergestellt. Die komplexen Designs der PTB Berlin für konventionelle SQUIDs wurden dabei an den bestehenden Herstellungsprozess für Nano-SQUIDs der PTB Braunschweig adaptiert. Die Charakterisierung dieser SQUIDs in Berlin ergab,...

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Im Rahmen des EMRP Projekts „Q-WAVE“ und in in enger Kooperation mit den Projektpartnern NPL (Großbritannien) und JV (Norwegen) wurden für den Betrieb von JAWS-Spannungsnormalen mit optischen Pulsen Chip-Carrier entworfen, im Reinraum der PTB hergestellt und mit Photodioden bestückt. Weitere Untersuchungen bei den Projektpartnern ergaben, dass diese Carrier und die Dioden gut für den Betrieb in...

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Halbleiter-Einzelelektronenpumpen gelten als vielversprechende Kandidaten für ein zukünftiges Quantennormal der elektrischen Basiseinheit Ampere. An der PTB wurde jetzt erstmals ein Quantennormal aus solchen Einzelelektronenpumpen entwickelt, das einen Strom erzeugt und gleichzeitig die Präzision des erzeugten Stromes unabhängig verifiziert.

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Die besonderen Eigenschaften von Graphen könnten nicht nur Elektronikanwendungen von Transistoren bis zu Touchscreens revolutionieren. Graphen weist auch einen Quanten-Hall-Effekt auf, der für die Metrologie hochinteressant ist. An der PTB wurde nun gezeigt, dass die Wechselstromeigenschaften des Quanten-Hall-Widerstandes von Graphen relativ günstig sind, so dass eine Entwicklung als zukünftiges...

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Metrologie für die Wirtschaft

Für die Spannungsverhältniskalibrierung im Frequenzbereich von 5 kHz bis 100 kHz wurden ein induktiver N/8 Spannungsteiler mit koaxialen Wicklungen sowie weitere induktive Komponenten zu dessen Rückführung entwickelt und kalibriert. Damit wurde der Grundstein gelegt, um zukünftig Spannungsverhältniskalibrierungen bis 100 kHz für Anwendungen im Bereich industrieller Messungen von dynamischen...

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Die bei planaren Thermokonvertern auftretenden Transferdifferenzen bei niedrigen Frequenzen wurden erstmals mittels eines asynchronen Abtastverfahrens bestimmt. Zur Berechnung des Effektivwertes des Messsignals aus den Abtastwerten wurde ein Sinus-Fit angewandt, mit dem die Transferdifferenzen zwischen 5 Hz und 45 Hz mit  einer erweiterten Messunsicherheit von 1,2·10-6 bestimmt wurden.

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Die Messung von Feldstärkeverteilungen im freien Raum bzw. der Richtcharakteristik von fest installierten Antennenanlagen war bisher nur sehr schwer oder gar nicht möglich. Auf der Basis von Oktokoptern (unmanned aerial vehicle – UAV) entwickelt die PTB für diese Fragestellungen technische Lösungen und erweitert damit ihre Messmöglichkeiten. Beispiele für Anwendungen sind Messungen an...

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Dämpfungsglieder werden zur Pegelabschwächung von elektrischen Signalen in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in Messtechnik, Kommunikation, Rundfunk und bei Satellitenanwendungen. Nachdem Dämpfungskalibrierungen im Millimeterwellenbereich bislang mittels vektorieller Netzwerkanalyse durchgeführt wurden, hat die PTB nun im Rahmen einer Industriekooperation drei neue, auf der  Leistungsverhältnisme...

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Für die Darstellung und Weitergabe der Einheit Tesla im Bereich der Flussdichte des Erdmagnetfeldes ist eine Kompensation des Erdmagnetfeldes erforderlich. Zur Verringerung der Messunsicherheit wurde das zur Kompensation genutzte Spulensystem erneuert und weiterentwickelt. Der Erfolg dieser Entwicklung konnte im Rahmen eines internationalen Ringvergleiches eindrucksvoll nachgewiesen werden.

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Metrologie für die Gesellschaft

In dem vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) geförderten Projekt  „Einfluss hochfrequenter Felder des Mobilfunks auf das blutbildende System in vitro“ wurden die Auswirkungen der Exposition von Blutzellen mit hochfrequenten Feldern untersucht. In dem Projekt, das mittlerweile abgeschlossen wurde, konnte kein signifikanter Einfluss der Felder auf das blutbildende System festgestellt werden.

 

 

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Internationale Angelegenheiten

Die Kryostromkomparator-Messbrücke der PTB wurde in den vergangenen Jahren einer vollständigen Überarbeitung unterzogen. Die im Rahmen dieser Entwicklung erzielte signifikante Verbesserung der Messmöglichkeiten wurde in einem On-Site-Vergleich mit dem Internationalen Büro für Maß und Gewicht, BIPM, und in einem D-A-CH-Peer-Review bestätigt.

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