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"Kältestes" Labor in Thüringen

20.09.1996 - (idw) Friedrich-Schiller-Universität Jena

"Kaeltestes" Labor in Thueringen

Neuer Tieftemperaturkryostat am Institut fuer Festkoerperphysik der Jenaer Universitaet

Ein neuer Tieftemperaturkryostat wird am 27. September 1996 am Institut fuer Festkoerperphysik der Friedrich-Schiller-Universitaet Jena in Betrieb genommen. Mit dem Kryostaten koennen Temperaturen erzeugt werden, die nur noch sieben Tausendstel Grad vom absoluten Nullpunkt der thermodynamischen Temperatuskala entfernt sind. Das von der Firma OXFORD-Instruments gelieferte System erzeugt die Temperatur von -273,15°C durch Mischung und Entmischung der beiden Heliumisotope He3 und He4. In diesem Extrembereich der Materie werden heute Grundlagenforschungen zu einer ganzen Reihe von Zukunftstechnologien durchgefuehrt. Die ersten Forschungsarbeiten in dieser neuen Jenaer Anlage dienen der Untersuchung physikalischer Grundlagen der Einzelelektronentunnelung. Die Nutzung einzelnen Elektronen als Informationseinheiten ermoeglicht neuartige Schalt- und Speicherelemente geringen Leistungsbedarf fuer die Mikroelektronik der Zukunft.

Das Mischungskryostatensystem wurde mit Unterstuetzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Hochschulbaufoerderungsgesetzes beschafft. Es vervollstaendigt die Ausruestung an Tieftemperaturanlagen am Universitaetsinstitut fuer Festkoerperphysik, die teilweise auch von anderen Einrichtungen genutzt werden. Der an die Arbeitsgruppe Tieftemperaturphysik angegliederte Tieftemperaturservice betreibt auch den einzigen Heliumverfluessiger Thueringens. Er versorgt andere Abnehmer in der Wissenschafts- und Technologieregion Jena mit diesem Kuehlmedium sowie mit Fluessigstickstoff. Dafuer wurden in den letzten drei Jahren bereits Grossanlagen zur Speicherung und Erzeugung von Fluessigstickstoff und Fluessighelium aufgebaut. Insgesamt belaeuft sich die Investitionssumme auf mehr als 1,6 Millionen Mark. Die Anlagen sichern die kostenguenstige Versorgung aller Verbraucher der Jenaer Universitaet mit jaehrlich 150 000 Liter Fluessigstickstoff fuer Routinekuehlaufgaben bis zu - 198°C und mit rund 28 000 Liter Fluessighelium jaehrlich fuer die Kuehlung bis zu - 272°C.

In der Arbeitsgruppe Tieftemperaturphysik werden unter der Leitung von Prof. Dr. Paul Seidel derzeit neun Drittmittelprojekte mit einem Foerdervolumen allein fuer das Jahr 1996 von 1,5 Millionen Mark bearbeitet. Die eingeworbenen Drittmittel ermoeglichen die zusaetzliche Beschaeftigung von 14 wissenschaftlichen Mitarbeitern und elf studentischen Hilftskraeften. Foerdermittelgeber sind dabei u.a. das Bundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten wie auch Industriefirmen, so die Leyboldt AG. Gezielt wird die Zusammenarbeit mit der Thueringer Industrie ausgebaut. Erstes Beispiel ist ein gemeinsames Projekt mit der medis GmbH Ilmenau zur Entwicklung eines Herzmonitorsystems.

Die Tieftemperaturtechnologie ist bereits heute die Basis einer stark expandierenden Hochtechnologie-Industrie mit einem Weltumsatz in Milliardenhoehe. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den zahlreichen Anwendungen der Supraleitung zu. Neben den Hochstromanwendungen sind es vor allem Sensoren und neuartige elektronische Bauelemente, die die Supraleitung so attraktiv machen und das Hauptforschungsfeld der Arbeitsgruppe an der Universitaet Jena bilden. Die damit realisierbare Elektronik bei entsprechend tiefen Temperaturen (Kryoelektronik) basiert oft auf Josephson- Kontakten. Die Schaltung aus zwei dieser Kontakte bildet ein SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), das den empfindlichsten Magnetfelddetektor darstellt. Im Biomagnetischen Zentrum der Neurologischen Klinik und in der Kardiologie des Klinikums der Friedrich-Schiller-Universitaet Jena werden SQUIDs bereits fuer Herz- bzw. Gehirnuntersuchungen eingesetzt. Weiterhin kann mit solchen Detektoren die Gueltigkeit von physikalischen Grundprinzipien, wie dem Einsteinschen AEquivalenzprinzip von der Gleichheit der traegen und der schweren Masse, mit hoeherer Genauigkeit ueberprueft werden. Entsprechende Messungen werden derzeit von Mitarbeitern der Arbeitsgruppe in Kooperation mit dem Zentrum fuer angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation am Fallturm Bremen durchgefuehrt sowie ein spaeteres Weltraumexperiment von NASA und ESA vorbereitet.

Kontakt: Friedrich-Schiller-Universitaet Jena, Institut fuer Festkoerperphysik, Prof. Dr. Paul Seidel, Tel.: (03641)6 35685, Fax: (03641)6 35681


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