Der Helmholtz-Preis 2018 für „Präzisionsmessungen in der angewandten Messtechnik“ geht an:

Dr. Dietmar Drung, Dr. Martin Götz, Dr. Hansjörg Schere und Dipl. Ing. (FH) Eckart Pesel (alle Physikalisch-Technische Bundesanstalt): Verbesserungen im Bereich der rückgeführten, hochgenauen Messung und Erzeugung kleinster elektrischer Stromstärken

Preisträger 2018: Industrietaugliche Messung und Erzeugung kleinster elektrischer Stromstärken

(l.n.r.) Prof. Dr. Joachim Ullrich, Dr. Dietmar Drung, Dr. Martin Götz, Dr. Hansjörg Scherer, Dipl. Ing. (FH) Eckart Pesel (alle Physikalisch-Technische Bundesanstalt)

Dietmar Drung wurde 1958 in Mühlacker geboren. Nach dem Studium der Elektrotechnik promovierte er an der Universität Karlsruhe. 1988 wechselte er zur Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Berlin, wo er seit 2009 als Senior Scientist tätig ist und hochempfindliche Messsysteme für metrologische Anwendungen entwickelt.

Martin Götz wurde 1968 in Erfurt geboren. Nach dem Studium der Physik promovierte er 1997 an der Universität Jena. 1999 trat er in die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ein, wo er seit 2005 im Fachbereich Elektrische Quantenmetrologie arbeitet. Seit 2017 ist er Lehrbeauftragter an der Technischen Universität Braunschweig. Zusammen mit drei Kollegen wurde er 2018 mit dem Helmholtz-Preis in der Kategorie Anwendung ausgezeichnet.

Hansjörg Scherer wurde 1965 in Kirchen (Sieg) geboren. Nach dem Physikstudium an der TU Braunschweig begann er 1992 als Stipendiat im Graduiertenkolleg "Metrologie in Physik und Technik" der DFG eine Doktorarbeit an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig und promovierte damit 1995 an der TU Braunschweig. Seitdem ist er an der PTB im Bereich der elektrischen Quantenmetrologie tätig. Für Arbeiten zur Entwicklung neuer Verfahren für die rückführbare Messung und Erzeugung kleiner elektrischer Stromstärken erhielt er 2018 den Helmholtz-Preis.

Eckart Pesel wurde 1960 in Uelzen / Niedersachsen geboren. Nach einer Lehre als Radio- und Fernsehtechniker und einem Studium an der Ostfalia Hochschule in Wolfenbüttel trat er 1990 in die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in den Fachbereich Quantenmetrologie ein.
Ein besonderer Schwerpunkt seiner Arbeit liegt in der Herstellung und dem Betrieb von Kryostromkomparatoren, die für höchstgenaue Widerstands- und Strommessungen eingesetzt werden. 2018 wurde er und drei weitere Kollegen mit dem Helmholtz-Preis in der Kategorie Anwendung ausgezeichnet.

Den Helmholtz-Preis 2018 in der Kategorie Anwendung erhält ein Forscherteam der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt: Dr. Dietmar Drung, Dr. Martin Götz, Eckart Pesel und Dr. Hansjörg Scherer. Ihnen ist es an der Schnittstelle zwischen Forschung und praktischer Anwendung gelungen, sowohl Methoden als auch Geräte zu entwickeln, die bahnbrechende Verbesserungen im Bereich der rückgeführten hochgenauen Messung und Erzeugung kleiner elektrischer Stromstärken mit sich bringen.

Konkret handelt es sich um die Entwicklung eines neuartigen Stromverstärkers, des Ultrastable Low-Noise Current Amplifiers, kurz ULCA, und des dazugehörigen Stromkomparators, der die rückgeführte hochgenaue Kalibrierung des ULCA ermöglicht. Die Eigenschaften des ULCA gelten als regelrecht revolutionär: Obwohl klein und transportabel, lassen sich mit ihm Ströme mit überragender Messgenauigkeit erfassen (relative Unsicherheit 10-7 für einen Strom der Stärke 100 pA). Gleichzeitig lässt er sich als Referenzstromquelle für kleine elektrische Ströme in den nationalen Metrologieinstituten – also auf höchstem messtechnischen Niveau – einsetzen.

Die neuen Verfahren und Geräte verbessern und erweitern Kalibrier- und Messmöglichkeiten beispielsweise in der Halbleiterindustrie, der Umweltmesstechnik, bei der DNA-Sequenzierung oder der Quantenkommunikation. In der aktuellen Forschung werden sie an Einzelelektronenschaltungen für die zukünftige quantenbasierte Realisierung der Stromstärkeeinheit Ampere eingesetzt. Lizensiert durch die PTB, wird der ULCA bereits von einem deutschen Kleinunternehmen hergestellt. Bisherige Kunden sind nationale Metrologieinstitute in den USA, Asien und Europa sowie deutsche Kalibrierlaboratorien.

Literatur

Dietmar Drung, Martin Götz, Eckart Pesel, Hansjörg Scherer: Improving the Traceable Measurement and Generation of Small Direct Currents. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 64 (2015), 3021; DOI:10.1109/TIM.2015.2440564