Die weltweit genaueste Messung der elektrischen Spannung leistet ein am Jenaer Institut für Physikalische Hochtechnologie (IPHT) entwickelter neuer Schaltkreis. Er ist das Herzstück des vollautomatischen Messsystems "SupraVOLTcontrol“. Dieses ermöglicht die präzise Bestimmung der physikalischen Einheit Volt, die eine wesentliche Grundlage für praktisch alle anspruchsvollen industriellen Produktionsprozesse bilden.
Die äußerst genauen Messungen werden durch Supraleiter, also Materialien, die beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur ihren elektrischen Widerstand verlieren, ermöglicht, so die Forscher. Verbindet man zwei Supraleiter durch eine nur wenige Nanometer dünne, nicht-supraleitende Barriere, spricht man von Josephson-Kontakten.
19.700 dieser Kontakte haben die Wissenschaftler aus der Abteilung Quantenelektronik des IPHT auf einem nur 25 mal zehn Millimeter großen Chip untergebracht. Bestrahlt man sie mit einer Mikrowelle einer Frequenz von 75 Giga-Hertz, lässt sich an einer solchen Anordnung von Josephson-Kontakten eine Spannung erzeugen, die um weniger als ein Milliardstel (also weniger als zehn Nano-Volt) vom angestrebten Spannungswert von zehn Volt abweicht.
Spannung frei von Umwelteinflüssen meßbar
Spannungsnormale zur Kalibrierung von Messgeräten mit Hilfe von Josephson-Kontakten sind inzwischen weltweiter Standard, denn sie messen die Spannung frei von Umwelteinflüssen und bieten damit an jedem Ort der Welt vergleichbare Genauigkeit.
Für metrologische Staatsinstitute, in Deutschland zum Beispiel die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig (PTB), und Kalibrierungslabors in der Industrie bietet das System "SupraVOLTcontrol" derzeit die höchste Präzision. Dementsprechend ist die Entwicklung aus Jena weltweit gefragt: Dieser Tage wird ein solches, etwa 120 000 Euro teures System nach Kroatien ausgeliefert.
(idw - Institut für Physikalische Hochtechnologie Jena, 17.11.2006 - DLO)
