news 1 2014 · pdf fileabgeschirmten messkabine (bsmr-2) be - trieben, um optimale...

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In einer internationalen Kooperation mit dem amerikanischen Los Alamos Na-tional Lab, der Universität Ulm und der Hebrew University in Jerusalem gelang es Forschern der PTB erstmals, topolo-gische Defekte in einem atom-optischen Experiment im Labor zu demonstrieren. Eine präzise laserstrukturierte Ionen-falle erlaubt dabei das Speichern von lan-gen Ketten positiv geladener Ionen und einen optimalen optischen Zugang, um einzelne Ionen zu beobachten. Die Ionen werden im Ultrahochvakuum in diese

Kosmologie im LaborQUEST-Forscher der PTB erzeugen Symmetriebrüche in Ionen-Coulomb-Kristallen

Besonders interessant für•EntwickleroptischerIonenuhren•Grundlagenforschung

Am QUEST-Institut in der PTB wurde eine neuartige Ionenfalle entwickelt, in der Ionenketten als optisches Frequenz-normal mit verbesserter Stabilität ein-gesetzt werden sollen. Aufgrund der sehr guten Kontrolle über die Dynamik der darin gespeicherten Teilchen ist es den PTB-Forschern gelungen, erstmals gezielte Symmetriebrüche in Kristall-strukturen herbeizuführen und damit das Auftreten von Kristalldefekten mit lasergekühlten Ionen zu demonstrieren. Dies ermöglicht es, die Dynamik von Phasenübergängen und Symmetriebre-

chungen in der Natur zu studieren, wie sie in verschiedensten Festkörpersyste-men auftreten bzw. kurz nach dem Ur-knall zur Bildung von Materie im frü-hen Universum führten.

Die PTB-News liefern dreimal im Jahr aktuelle Nachrichten aus dem vielfältigen Spektrum der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) – aus Grundlagen-forschung, dem gesetzlichen Messwesen und den diversen PTB-Aktivitäten für die Wirtschaft.

FORSCHUNGSNACHRICHTEN

Mobiler Xenon-Polarisator Neue Apparatur erzeugt kernspinpolarisiertes 129Xe vor Ort 2

Wie schnell messen Vakuum- messgeräte?Dynamisches Drucknormal aufgebaut 3

Energierückgewinnung: (Ab-)Wärme zu Strom Thermoelektrische Referenzmaterialien charakterisiert 4

Neues Korrekturverfahren für die Vermessung von LichtquellenRichardson-Lucy-Methode mit automa-tischem Abbruchkriterium zur Entfal-tung von spektralen Verteilungskurven 5

Mikrohanteltaster für taktile Messungen an InnengewindenKalibrierverfahren für Mikroinnen- strukturen mit Spaltbreiten bis hinunter zu 150 µm 6

TECHNOLOGIETRANSFER

Asphärennormale 7

Hochfrequentes EEG 7

Schallschutz mit Knick 7

VERSCHIEDENES

Auszeichnungen, Helmholtz-Sympo-sium mit Verleihung des Helmholtz- Preises, Neues aus dem EMRP, Die PTB auf Messen, Weitere Termine, Publikationen 8

MiteinerKameraaufgenommeneCoulomb-KristallebestehendausYtterbium-Ionen.DieAtomefluo-reszierenimLaserlicht,derAbstandzwischendenIonenbeträgt10µmbis20µm.DieReihen(a)und(b)zeigensymmetrischeAnordnungen(linear,Zick-Zack).Bei(c)und(d)wirddieSymmetriedurchtopologischeDefektegestört.

Physikalisch-TechnischeBundesanstalt■ BraunschweigundBerlin NationalesMetrologieinstitut

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newsWissenschaftlichesNachrichtenblatt

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PTB-News, Heft 1 | 2014

AnsprechpartnerinTanja E. MehlstäublerQUEST Institut für experimentelle QuantenmetrologieTelefon: (0531) 592-4422E-Mail: [email protected]

Wissenschaftliche VeröffentlichungK. Pyka, J. Keller, H. L. Partner, R. Nigmatullin, T. Burgermeister, D.-M. Meier, K. Kuhlmann, A. Retzker, M.B. Plenio, W. H. Zurek, A. del Campo, T. E. Mehlstäubler: Topological defect formation and spontaneous symmetry breaking in ion Coulomb crystals. Nat. Commun. 4, 2291 (2013)

Falle geladen und auf Temperaturen von wenigen mK gekühlt. Dabei stoßen sich die geladenen Teilchen aufgrund der Coulomb-Wechselwirkung ab und neh-men bei ultra-tiefen Temperaturen eine kristalline Struktur an (Abb. a-b).

Werden die Falleneigenschaften schneller verändert, als Information sich aufgrund der Schallgeschwindigkeit aus-breiten kann, können einzelne Bereiche im Kristall nicht miteinander „kommu-nizieren“ und topologische Defekte kön-nen entstehen (Abb. c-d). Die spontane Umorientierung des Kristalls folgt dabei denselben Regeln, die das frühe Univer-sum nach dem Urknall beschreiben. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Defekten wurde als Funktion der Ände-rungsrate gemessen und mit den Vorher-sagen der Kibble-Zurek-Theorie in ver-schiedenen Regimen verglichen.

Die Theorie entstand aus Tom Kibb-les Ideen über topologische Defekte im jungen Universum: Bruchteile von Se-kunden nach dem Urknall fand dort ein Symmetriebruch statt, und das Univer-sum musste sich „entscheiden“, welchen neuen Zustand es annimmt. Dort, wo einzelne Bereiche des Universums nicht miteinander kommunizieren konnten, könnten topologische Defekte entstan-den sein, wie z. B. kosmologische Strings und Domänenwände. Die Kibble-Zurek-Theorie ermöglicht aber auch statistische Aussagen zur Entstehung von Defekten bei Phasenübergängen im Allgemeinen. Durch ihren universellen Charakter ist diese Theorie auf viele Bereiche der Phy-sik anwendbar, wie z. B. die Betrachtung des Übergangs von Metallen zu Supralei-tern oder den Übergang von ferro- zu pa-ramagnetischen Systemen. Das demon-

strierte neue System ermöglicht in Zu-kunft weiterführende Experimente zu Phasenübergängen in klassischen Syste-men und in der Quantenwelt.

Besonders interessant für•Grundlagenforschung•biomolekulareForschung•biomedizinischeBildgebung

Mobiler Xenon-Polarisator Neue Apparatur erzeugt kernspinpolarisiertes 129Xe vor Ort

Eine von der PTB aufgebaute mobi-le Apparatur zur Erzeugung hoher Kernspinpolarisation des Edelgasiso-tops Xenon-129 wird seit einem Jahr in verschiedenen Berliner Laboren zur Untersuchung von Fragestellungen im Bereich Biomedizin und in der physi-kalischen Grundlagenforschung ein-gesetzt.

Hochkernspinpolarisiertes 129Xe-Gas erlangt immer neue Einsatzgebiete. Dieses ursprünglich für die physikali-sche Grundlagenforschung entwickel-te, sogenannte hyperpolarisierte 129Xe wird nach erfolgreichem Einsatz für die Magnetresonanzbildgebung der Lunge nun auch in anderen Bereichen der bio-medizinischen Forschung angewandt. Aber auch Fragen zum Verständnis des Aufbaus der Materie, die bei der Suche nach Theorien jenseits des Standard-modells auftauchen, sollen damit un-tersucht werden.

Da selbst unter hochreinen Bedin-gungen der künstlich erzeugte Zustand der Hyperpolarisation eine Lebenszeit von nur wenigen Minuten besitzt, ist der

Transport von hyperpolari-siertem 129Xe in der Gasphase nur über kurze Strecken in speziellen Glaskugeln mög-lich. Soll zudem kontinuier-lich hochpolarisiertes 129Xe zur Verfügung gestellt wer-den, muss die Kernspinpolari-sation im Xenongas jeweils vor Ort in einem dem Experiment angepassten Volumenfluss er-zeugt werden. Der für die Er-zeugung verwendete Prozess ist jedoch sehr komplex. Der an der PTB aufgebaute mobi-le 129Xe-Polarisator erfüllt alle hierfür nötigen Anforderun-gen. Das Gerät kann prinzi-piell in jedem Labor betrieben werden, da es abgesehen von der Strom- und Druckluft-versorgung auf keine weitere Infrastruktur angewiesen ist. Transport und Wiederinbe-triebnahme lassen sich bin-nen eines Tages durchführen. Bei kompaktem Aufbau wur-

de der Betriebsmodus variabel gehalten: Je nach Bedarf ist es möglich, entweder zyklisch oder kontinuierlich hyperpola-

Der129Xe-Polarisator(B × T × H: 130 × 64 × 152 cm³)benötigtlediglichStrom-undDruckluftanschluss.DermodulareAufbaumitdenelektrischenVersorgungseinheiten(linksunten),demVakuumaufbau(rechtsunten),derGasflussregelung(rechtsMitte)unddereigentlichenPolarisationseinheit(oben)erlaubt,dieProduktiondespolarisierten129Xe-GasesandieBedürfnissevorOrtanzupassen.


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AnsprechpartnerWolfgang KilianFachbereich 8.1 Medizinische MesstechnikTelefon: (030) 3481-7952E-Mail: [email protected]

Wissenschaftliche VeröffentlichungS. E. Korchak, W. Kilian, L. Mitschang: Configuration and performance of a mo-bile 129Xe polarizer. Appl. Magn. Reson. 44, 65–80 (2013)

risiertes 129Xe-Gas zu gewinnen.Nach erfolgreichem Test im Labor der

PTB Berlin ist der Polarisator im vergan-genen Jahr an das Leibniz-Institut für molekulare Pharmakologie nach Berlin-Buch gebracht worden, um ihn dort in Verbindung mit einem Magnetresonanz-Micro-Imager zu betreiben. Ziel dieser Arbeiten im Rahmen von BMBF- und EMRP-Vorhaben ist die Entwicklung von Methoden für die molekulare Bild-gebung mit hyperpolarisiertem 129Xe auf zellulärer Ebene und im Kleintier.

Auch in der PTB selbst werden die Mobilität und Flexibilität des Polarisa-

tors ausgenutzt. Hier wird ein Experi-ment zur Suche nach dem elektrischen Dipolmoment des Xenon-Kernspins (Xe-EDM-Projekt mit der TU-München) vorbereitet, für das in den Berliner PTB-Laboren Untersuchungen zur Kernspin-präzession in ultraniedrigen Magnetfel-

dern (nT) durchgeführt werden. Hierfür wurde der Polarisator zwischenzeitlich auch direkt in der Nähe der magnetisch abgeschirmten Messkabine (BSMR-2) be-trieben, um optimale Versuchsbedingun-gen für dieses neue Forschungsvorhaben zu erhalten.

Wie schnell messen Vakuummessgeräte?Dynamisches Drucknormal aufgebaut

Mit einem neuen dynamischen Druck-normal der PTB kann der Druck von 100 kPa bis 100 Pa innerhalb von 20 ms stufenartig oder innerhalb von 1 s in definierter Weise verringert und damit das Zeitverhalten von Vakuummessge-räten untersucht werden.

Besonders interessant für•Vakuumtechnik•Prozesstechnik

In vielen Bereichen der Industrie müssen Vakuummessgeräte schnel-le Druckänderungen mit hoher Zeit-auflösung verfolgen. Beispiele sind die Beschichtung von PET-Flaschen im Hochvakuum, die Metallisierung von CDs oder DVDs, Lecktests mit Vaku-umtechnik oder diverse Prozesse in der Beleuchtungsindustrie, jeweils mit Takt-zeiten von nur 1,5 s bis 3 s. Während die Hersteller von Vakuummessgeräten beim Elektronikteil ihren Kunden recht gut nachweisen können, dass ihre Mess-geräte schnell genug für die Steuerung dieser Prozesse sind, gibt es bisher für den dem Vakuum ausgesetzten Messkopf keine Möglichkeit, die Antwortzeit des realisierten Messprinzips auf schnelle Druckänderungen zu testen.

Die PTB hat dafür im Rahmen des eu-ropäischen Forschungsprojekts EMRP IND12 ein dynamisches Vakuumnormal

aufgebaut. Dabei wird der Druck um drei Dekaden gesenkt, indem das Gas aus ei-nem sehr kleinen Volumen von etwa 0,1 L in ein sehr großes evakuiertes Volumen von etwa 180 L expandieren kann. Die zu testenden Vakuummessgeräte wer-den am kleinen Volumen angeflanscht. Ein großes, speziell zu diesem Zweck entwickeltes Schieberventil, das inner-halb von 4,6 ms einen Querschnitt von 12,5 cm² freigibt, öffnet den Weg für das Gas zwischen den zwei Volumina, sodass der Druck im kleinen Volumen innerhalb von 20 ms von 100 kPa auf 100 Pa abge-senkt werden kann. Über Blenden oder Düsen lassen sich auch langsamere Ex-pansionen realisieren.

Um das Zeit-verhalten bei der Druckmes-sung zu ermit-teln, werden die experimentel-len Werte mit Berechnungen zum zeitlichen Verlauf des Drucks im klei-nen Volumen während der Expansion ver-glichen. Diese S i mu l at ionen sind sehr auf-wendig, da zu

jedem Zeitpunkt alle drei Strömungsar-ten auftreten, nämlich viskose, moleku-lare und Übergangsströmung, und sich deren räumliche Übergänge zeitlich ver-ändern. Auch sind die veränderliche Geo-metrie des sich schnell öffnenden Ventils und die starken Einflüsse der schnellen Druckänderungen auf die Temperatur zu berücksichtigen. So konnte vor einer Blende eine Temperaturabsenkung auf etwa 165 K berechnet und gemessen wer-den. Die Simulationen wurden mit der Software ANSYS CFX und einem selbst-entwickelten Programm auf der Basis von OpenFOAM® durchgeführt.

An dem neuen Normal wurden bereits

SimulationderTemperaturverteilungimkleinenVolumen(links)undimRohrstückzumgroßenVolumen(rechts)desDrucknormalsnach200 ms,wenndasGasdurcheinekleineBlende(Bildmitte)ausströmt.DirektvorderBlendesinktdieGastemperaturauf165 K.DerDruckistnach200 msvon100 kPaauf8 kPaabgefallen.


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AnsprechpartnerFrank Edler Fachbereich 7.4 TemperaturTelefon: (030) 3481-7538E-Mail: [email protected]

Wissenschaftliche VeröffentlichungE. Lenz, F. Edler, P. Ziolkowski: Tracea-ble thermoelectric measurements of Seebeck coefficients in the tempera-ture range from 300 K to 900 K. Int. J. Thermophys. 34, 1975–1981 (2013)

gigen Materialparameter) sowie der elektrischen und thermi-schen Leitfähigkeit, σ und κ, die in der thermoelektrischen Gü-tezahl S2σT/κ zusammengefasst sind. Die genaue Bestimmung der Gütezahl ist die Vorausset-zung für die Bewertung und den Vergleich neuentwickelter thermoelektrischer Materiali-en. Dazu sind auf SI-Einheiten rückführbare Messungen der Transporteigenschaften unver-zichtbar. Mit dem in der PTB installierten Messsystem lassen sich Seebeck-Koeffizienten und elektrische Leitfähigkeiten ther-moelektrischer Bulk-Materia-lien und dünner Schichten mit geringen Messunsicherheiten messen.

Der Seebeck-Koeffizient be-schreibt den Spannungsabfall, der durch einen Temperaturgradienten über einer Probe verursacht wird, und bestimmt maßgeblich die Gütezahl thermoelek-trischer Materialien. Im Rahmen des EMRP-Projektes „Metrology for Ener-gy Harvesting“ wurden in der PTB und weltweit erstmals Referenzmaterialien für Seebeck-Koeffizienten im höheren Temperaturbereich zwischen 300 K und 900 K metrologisch untersucht und cha-rakterisiert. Dieser Temperaturbereich ist z. B. für Anwendungen im Automobil-Bereich wichtig. Die erzielten Messunsi-cherheiten der Seebeck-Koeffizienten der zwei Referenzmaterialien ISOTAN® und Bismut-dotiertes Bleitellurid liegen zwi-

Energierückgewinnung: (Ab-)Wärme zu Strom Thermoelektrische Referenzmaterialien charakterisiert

Besonders interessant für•Thermoelektrik•Energiewirtschaft

Thermoelektrische Materialien wan-deln Wärmeenergie direkt in elektri-sche Energie um − und umgekehrt. In der PTB wurden erstmalig thermoelekt-rische Referenzmaterialien für Seebeck-Koeffizienten im industrierelevanten Temperaturbereich zwischen 300 K und 900 K metrologisch charakterisiert. Da-mit lassen sich die komplizierten Sys-teme und Verfahren zur Messung ther-moelektrischer Eigenschaften in Bezug auf erreichbare Unsicherheiten validie-ren und die Ergebnisse von Messungen an verschiedenen Materialien noch bes-ser vergleichbar machen.

Die natürlichen Ressourcen zur Ener-giegewinnung werden knapper und die Kosten für ihre Ausbeutung steigen. Da-her muss die Energiewirtschaft zwingend immer effizienter arbeiten. Energierück-gewinnung spielt dabei eine wichtige Rol-le, denn beim Betrieb technischer Geräte und Anlagen gehen unter Umständen bedeutende Mengen an Energie in Form von Abwärme verloren, die sekundär ge-nutzt werden können.

Aus diesem Grund werden thermo-elektrische Materialien in Zukunft ver-mutlich noch an Bedeutung gewinnen. Die Effektivität der Energieumwandlung hängt bei diesen Materialien von ihren Transporteigenschaften ab: dem Seebeck-Koeffizienten S (einem temperaturabhän-

die ersten Vakuummessgeräte getestet. Bei schnellen kapazitiven Membranva-kuummetern, die von der Firma INFI-CON speziell für das Projekt entwickelt worden waren, wurde eine Obergrenze von 1,3 ms für die 1/e-Antwortzeit bei Druckänderung ermittelt.

AnsprechpartnerKarl JoustenFachbereich 7.5 Wärme und VakuumTelefon: (030) 3481-7262E-Mail: [email protected]

Wissenschaftliche VeröffentlichungK. Jousten, S. Pantazis, J. Buthig, R. Model, M. Wüest, J. Iwicki: A standard to test the dynamics of vacuum gauges in the millisecond range. Vacuum 100, 14–17 (2013)

schen 2,5 % und 8 %, abhängig von Ma-terial und Temperatur. Beide Materialien können von der PTB bezogen werden.

ProbenhalterzurErzeugungeinergenaudefiniertenTem-peraturdifferenz(T2−T1)überderProbeundMessungderresultierendenThermospannungUTh=S ∙ (T2−T1)derProbe(S:Seebeck-Koeffizient)


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Besonders interessant für•VermessungvonLeuchtmitteln•Spektrometrie

Die bei der spektralen Vermessung von Lichtquellen oder Wärmestrahlern be-obachteten Verteilungskurven weisen typischerweise spektrale Verzerrungen und eine für die genaue Charakterisie-rung unzureichende spektrale Auflö-sung auf. Ein in der PTB entwickeltes mathematisches Verfahren verbessert beides.

Eine Herausforderung bei der Messung von spektralen Verteilungskurven opti-scher und thermischer Strahlungsquellen stellt die Behandlung spektraler Verzer-rungen in der Verteilungskurve dar, die durch das verwendete Messinstrument hervorgerufen werden und nur schwer vermeidbar sind. Die beobachtete Vertei-lungskurve kann in den meisten Anwen-dungen mathematisch als die Faltung der

tatsächlichen spektralen Verteilungskur-ve der Quelle mit der Linienbildfunktion des verwendeten Messgerätes modelliert werden. Die Bestimmung der spektralen Verteilungskurve der untersuchten Quel-le aus den Messdaten erfordert dann eine Entfaltung. Die Entfaltung von Messda-

ten mit einer Übertragungsfunktion des Messgerätes wird in der Bild- und Sig-nalverarbeitung häufig benötigt; deshalb existiert eine Vielzahl von entsprechen-den Methoden in der Literatur.

In der PTB wurde in Zusammenarbeit mit der Firma TechnoTeam Bildverarbei-tung GmbH die sogenannte Richardson-

Lucy-Methode (RLM), die ihren Ursprung in der digi-talen Bildverarbeitung hat, für die Spektrometrie an-wendbar gemacht. Bei der RLM handelt es sich um ein iteratives Verfahren. In je-der Iteration wird eine neue Schätzung der Verteilungs-kurve aus der vorherigen Schätzung erhalten. Eine in der Literatur oft disku-tierte Herausforderung bei der Verwendung der RLM ist die Bestimmung der Anzahl der Iterationen. In

der PTB wurde ein Kriterium für diese Wahl entwickelt, welches keine Parame-ter benötigt, um die optimale Anzahl zu bestimmen. Dazu wird die Veränderung der Schätzergebnisse im Laufe der Itera-tionen mathematisch bewertet, um dieje-nige Iteration zu detektieren, ab welcher

die geschätzte Verteilungs-kurve sich nicht weiter ver-bessert und rauschbedingte Verzerrungen beginnen.

Dieses neue Verfahren wurde in umfassenden Si-mulationen und Unter-suchungen an Messdaten erprobt. Es erwies sich als äußerst robust in Bezug auf das Messrauschen und die Schrittweite der gemesse-nen Werte der Verteilungs-funktion. Damit ist dieses Verfahren sehr gut für die praktische Anwendung ge-eignet. Eine neuentwickelte

Software vereinfacht die Anwendung zu-sätzlich.

Das Verfahren kann in vielen Berei-chen der Radiometrie und Photometrie angewendet werden, beispielsweise für die Verbesserung von Messungen sowohl breitbandiger spektraler Verteilungskur-ven (etwa von Wärmestrahlern) als auch schmalbandiger spektraler Verteilungs-kurven (etwa von LEDs) mithilfe von Array-Spektrometern oder Monochro-matoren.

AnsprechpartnerSascha EichstädtFachbereich 8.4 Mathematische Modellierung und DatenanalyseTelefon: (030) 3481-7946E-Mail: [email protected]

Wissenschaftliche VeröffentlichungS. Eichstädt, F. Schmähling, G. Wübbe-ler, K. Anhalt, L. Bünger, U. Krüger, C. Elster: Comparison of the Richard-son-Lucy method and a classical approach for spectrometer bandpass correction. Metrologia 50, 107–118 (2013)

Neues Korrekturverfahren für die Vermessung von LichtquellenRichardson-Lucy-Methode mit automatischem Abbruchkriterium zur Entfaltung von spektralen Verteilungskurven

VermessungeinerLichtquelle(links)miteinerKamera(rechts).

SimuliertesBeispieleinerspektralenKorrekturmithilfeeinerStan-dardmethodeunddemneuenVerfahren.


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Eine erste Validierung des Verfahrens an Mikroinnengewinden u. a. mit einem Nenndurchmesser von 0,7 mm und einer Steigung von 0,175 mm wurden an einem kommerziellen 3D-Koordinatenmessge-rät durchgeführt, wie es auch zur Mes-sung von makroskopischen Bauteilen eingesetzt wird. Zur Anpassung an die Erfordernisse bei der Messung von Mi-krobauteilen wurden dabei lediglich An-tastparameter wie z. B. die Antastkraft verändert.

Der Mikrohanteltaster ermöglicht tak-tile Messungen von Mikroinnenstruktu-ren mit Spaltbreiten bis hinunter zu ca. 150 µm und ein zuverlässiges Erfassen und Bewerten hochgenauer und funk-tionsrelevanter Innenstrukturen, wie sie beispielsweise in der Medizintechnik immer häufiger anzutreffen sind. Zu-

Bei dem neuen Taster werden als An-tastelemente kommerziell verfügbare Mikrokugeln aus Rubin mit Kugel-durchmessern bis hinunter zu 110 µm verwendet, die an einem hantelförmigen Taststift aus Hartmetall fixiert werden. Hergestellt werden die Taststifte mittels Mikrodrahterosion. Während die Mon-tage kleiner Tastkugeln bei Mikrotastern bislang oftmals durch Kleben realisiert wurde, ist hier ein anderes Konzept ver-folgt worden, bei dem die Kugeln im Tas-tergrundkörper geklemmt werden. Die Konstruktion des Taststiftes ermöglicht momentan die Halterung von zwei Tast-kugeln, die einzig über Klemmkräfte ge-halten und ausgetauscht werden können.

AnsprechpartnerAchim WedmannFachbereich 5.3 Koordinaten- messtechnikTelefon: (0531) 592-5226E-Mail: [email protected]

Wissenschaftliche VeröffentlichungT. Krah, A. Wedmann, K.Kniel, F. Härtig: Measurement and evaluation proces-ses for inner micro structures. Procee-dings 13th International Conference of the EUSPEN 1, 120–123 (2013)

Die Messung von Mikrostrukturkom-ponenten stellt eine besondere Her-ausforderung für die Fertigungsmess-technik dar. An Mikro-Innengewinden (wie etwa Gewinden mit der Bezeich-nung M 0,7 × 0,175) angepasste Tastele- mente waren bislang nicht verfügbar. Im Rahmen eines MNPQ-Projektes wurde in der PTB ein Mikrotaster entwickelt, der durch seine spezielle hantelförmi-ge Geometrie für die Messaufgaben an Mikro-Innengewinden optimiert ist. Für den Mikrohanteltaster wurde ein Patent eingereicht.

Mikrohanteltaster für taktile Messungen an InnengewindenKalibrierverfahren für Mikroinnenstrukturen mit Spaltbreiten bis hinunter zu 150 µm

Besonders interessant für•Fertigungsmesstechnik•Uhrenindustrie•Medizintechnik

sammen mit einem neuartigen Ansatz zur flächenhaften Auswertung von Ge-winden bietet dies die Möglichkeit einer umfassenden Qualitätsbetrachtung.

DerneueMikrohanteltastermitTastkugeldurchmessernvon110µmbeiderMessungeinesMikro-gewindesmitderBezeichnungM0,7×0,175(links)undalsPrinzipbild(rechts).


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AsphärennormaleBesonders interessant für• Optik• Prüflaboratorien

Hochfrequentes EEG

Die Messung der Gehirnströme mittels eines Elektroenzephalogramms (EEG) ist eine etablierte medizinische Technik. Um einerseits mehr über die Funktion

des Gehirns zu erfahren, an-dererseits bis-her noch nicht diagnostizier-bare patholo-gische Verän-

Schallschutz mit Knick für Orchestermusiker

Ansprechpartner für diese Technologieangebote:AndreasBarthel,Telefon:(0531)592-8307,E-Mail:[email protected],www.technologietransfer.ptb.de

Besonders interessant für• Medizintechnik• Elektronik

Besonders interessant für• Berufsmusiker• HerstellervonSchallschutz-

einrichtungen

Vorteile• Charakterisierungvonoptischen undtaktilenMessverfahren• rückführbareKalibrierungvon Asphären-Messgeräten• schnelleBestimmungderlateralen Auflösung

Vorteile• höchstempfindlicheEEG-Messung• Neuronensignaleum1kHzwerden zugänglich• einfachesSchaltkreisdesign

Vorteile• SchutzderOrchestermusikergegen Gehörschäden• besseresgegenseitigesHörenvor demSchirm• flexibleAnordnungderSchirme z.B.inKreisform

Optische Messverfahren reagieren grund-legend anders als taktile Messverfahren auf Steigungen und Krümmungen.Mit neuen PTB-Asphärennormalen kön-nen Vergleichsmessungen von taktilen und optischen Messverfahren an Oberflächen durchgeführt werden, deren Form deutlich von der Kugelgestalt abweicht. Realisiert wird dies z. B. mit einem Prüfling für die

laterale Auflösung, dessen Amplitude in azimutaler Richtung moduliert ist und in radialer Richtung aus mehreren aneinan-dergereihten Sinusprofilen besteht. Diese Strukturierung kann sowohl auf sphärische

als auch auf asphärische Grundformen aufgebracht werden. Der als Patent einge-reichte Prüfkörper erlaubt, mit nur einer Messung eine Vielzahl von Wellenlängen mit diversen Amplituden und damit die laterale Auflösung zu bestimmen.

Seit 2007 schreibt eine EU-Richtlinie ei-nen angemessenen Schallschutz auch für Berufsmusiker vor. Durch die neuentwi-ckelten Schallschutzschirme der PTB ist bei Orchesterproben trotz guter Abschir-mung eine optimale Kommunikation

zwischen den Mu-sikern möglich. Die

Dämpfungswände sind so geformt, dass sie nur die Bereiche mit hohem Lautstär-kepegel aus den benachbarten Reihen dämpfen. Sie besitzen jedoch genug offe-ne Zwischenräume für die menschliche Kommunika-tion. Praktisch bedeutet dies, dass im oberen Bereich der transparenten Z w i s c h e n -wände eine Abk n ick u ng

und Abschrägung nach genau dimensio-nierten Vorgaben erfolgt. Die beidseitige akustische Oberflächenbedämpfung in Kombination mit Absorbern im unteren Bereich der Schirme verhindert eine Er-höhung des Schallpegels.

derungen zu erfassen, geht der Trend in der modernen Hirnforschung zur Detek-tion geringster Ströme und zum Monito-ring bei höheren Frequenzen im Bereich von einigen hundert bis wenigen kHz.Die PTB-Erfindung macht diesen Bereich der medizinischen Forschung und An-wendung zugänglich. Mittels der Tech-nologie können Einspeisungen durch Erdschleifen minimiert werden und die empfindlichen Differenzvorverstärker auf minimalen Offset vor der Messung kalibriert werden. Bis dahin war dies nur sehr eingeschränkt möglich, zum Teil musste auf die Differenzbildung großer Signale mittels Software zurückgegriffen

werden. Die PTB-Lösung setzt technisch auf ein spezielles Abschirmungsdesign der ana-logen primären Verstärkerschaltung, verbunden mit einer zuschaltbaren Im-pedanzmessung. Das System ist zur Ver-besserung diagnostischer EEG im klini-schen Forschungseinsatz.

ModuliertesSinusprofilaufeinerSphäre

Foto:Fotolia

Foto:PTB


TECHNOLOGIETRANSFER

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Auszeichnungen

Mattias KruskopfDer Mitarbeiter im Fachbereich 2.5 „Halbleiterphysik und Magnetis-mus“ wurde mit dem Electronics Engineering Award ausge-zeichnet, mit dem hervorragende wissenschaftliche Abschlussarbeiten gewür-digt werden. Er erhielt den mit 1000 Euro dotierten Preis für seine Masterthesis mit dem Titel „Optimierung und Charakte-risierung des epitaxalen Wachstums von Graphen auf 6H-SiC-Substraten“.

Neues aus dem EMRP

Projekttreffen im Europäischen Metrologie-Forschungsprogramm (EMRP) mit PTB-Koordination bzw. maßgeblicher PTB-Be-teiligung (manchmal nur teilweise öffentlich – bitte bei Interesse beim Ansprechpartner nachfragen).

6. Juni 2014„Thermal design and time-dependent dimensional drift behaviour of sensors, materials and structures“ (IND13 T3D)Final Meeting. Dubrovnik, Kroatien, im Rahmen von Euspen's 14th International Conference & Exhibition 2014.Ansprechpartner: Jens FlüggeTelefon: (0531) 592-5200E-Mail: [email protected]

16.–17. Juni 2014„Metrology for ocean salinity and acidity“ (ENV05 Ocean)Final Meeting. Berlin. Ansprechpartnerin: Petra SpitzerTelefon: (0531) 592-3130E-Mail: [email protected]

18.–19. Juni 2014„Metrology for ultrafast electronics and high-speed communications“ (IND16 Ultrafast)Final Meeting. Prag. Ansprechpartner: Mark Bieler Telefon: (0531) 592-2540, E-Mail: [email protected]

27. Juni 2014 „High-accuracy optical clocks with trapped

ions“ (SIB04 Ion Clock)„Ion clock“ satellite workshop auf dem Euro-pean Frequency and Time Forum. Neuchâtel, Schweiz. Nähere Informationen: www.eftf-2014.ch Ansprechpartner in der PTB: Ekkehard Peik Telefon: (0531) 592-4400 E-Mail: [email protected]

Nähere Informationen zum EMRP:www.euramet.org > Research EMRP > Calls and Projects

Die PTB auf Messen

6.–9. Mai 2014 ControlInternationale Fachmesse für Qualitätssiche-rung. Stuttgart. Ansprechpartnerin: Christine HauboldTelefon: (0531) 592-3007E-Mail: [email protected]

20.–22. Mai 2014OPTATECInternationale Fachmesse optischer Tech-nologien. Frankfurt. Halle 3, Stand I 16. Ansprechpartnerin: Christine HauboldTelefon: (0531) 592-3007E-Mail: [email protected]

2.–4. Juli 2014„Vacuum Metrology for production envi-ronments“ (IND12 Vacuum)Final Meeting. Berlin. Ansprechpartner: Karl JoustenTelefon: (030) 3481-7262E-Mail: [email protected]

3.–5. Juni 2014SENSOR+TEST 2014 Internationales Forum für Sensorik, Mess- und Prüftechnik. Nürnberg. Ansprechpartnerin: Christine HauboldTelefon: (0531) 592-3007E-Mail: [email protected]

Helmholtz-Symposium mit Ver-leihung des Helmholtz-Preises

Am 24. Juni 2014 im Haus der Wissenschaft Braunschweig.Vorträge: Röntgen – Eine Entdeckung verändert die Welt (Uwe Busch, Deutsches Röntgen-Museum, Remscheid)

Forschung mit Synchrotronstrahlung und Freie-Elektronen-Lasern (Jochen R. Schneider, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) und Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), Hamburg)Durchleuchtet: Röntgenstrahl enthüllt Archimedes’ älteste Schriften (Uwe Bergmann, SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford)16:45 Uhr: Feierstunde zur Verleihung des Helmholtz-Preises 2014

Weitere Termine

7. Mai 2014Aktuelle Fortschritte von Kalibrierverfah-ren im Nieder- und HochfrequenzbereichPTB-Seminar. PTB Braunschweig, Hörsaal. Ansprechpartner: Jürgen MelcherTelefon: (0531) 592-2100E-Mail: [email protected] Thorsten Schrader Telefon: (0531) 592-2200E-Mail: [email protected]

Publikationen

PTB-Mitteilungen Heft 1/2013Themenschwerpunkt: Spurensuche: Radio-aktive Stoffe in der Luft

Weitere Informationen und Bezugsquellen:www.ptb.de > Publikationen > PTB-Mittei-lungen

ImpressumPTB-News 1/2014, deutsche Ausgabe, April 2014, ISSN 1611-1621Die PTB-News erscheinen dreimal jährlich in einer deutschen und einer englischen Ausga-be und können kostenlos abonniert werden. Abo-Formular: www.ptb.de > Publikationen > PTB-News > PTB-News abonnieren Herausgeber: Physikalisch-Technische Bun-

desanstalt (PTB), Braunschweig und Berlin Redakteure: Andreas Barthel, Ludger Koenders, Christian Lisdat, Dirk Ratschko, Mathias Richter, Hansjörg Scherer, Erika Schow, Florian Schubert, Jens Simon (verantwortlich) Layout: Volker Großmann, Alberto Parra del Riego (Konzept) Redaktionsanschrift: Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, PTB, Bundesallee 100, 38116 Braunschweig, Telefon: (0531) 592-3006, Telefax: (0531) 592-3008, E-Mail: [email protected]

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt, das nationale Metrologieinstitut, ist eine wissenschaftlich-technische Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundes-ministeriums für Wirtschaft und Energie.

VERSCHIEDENES

news 1 2014 · pdf fileabgeschirmten messkabine (bsmr-2) be - trieben, um optimale...

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