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Forschung Nr. 11/96 vom 26.6.1996

Weltneuheit aus Hamburg: Mobiles Magnetometersystem

Von Physikern entwickeltes Gerät kann vielfältig eingesetzt werden

Auf der Basis von elektronischen Bauelementen aus keramischen Hochtemperatur-Supraleitern ist es Hamburger Physikern jetzt weltweit erstmalig gelungen, ein kleines, mobiles Meßgerät mit extrem hoher Empfindlichkeit für Magnetfelder zu bauen. In diesem Gerät werden supraleitende Quanteninterferometer eingesetzt, die empfindlichsten Magnetfeldsensoren, die zur Zeit bekannt sind.

Durch die Entdeckung der keramischen Hochtemperatur-Supraleiter im Jahre 1986 wurde es möglich, supraleitende Quanteninterferometer zu bauen, die statt mit flüssigem Helium bei -269 Grad Celsius mit flüssigem Stickstoff bei -196 Grad Celsius gekühlt werden können. Auf diese Weise wird die Kühlung wesentlich einfacher und preiswerter, denn ein Liter flüssiger Stickstoff kostet nur etwa 50 Pfennig. Für den Betrieb von supraleitenden Quanteninterferometern aus Tieftemperatur-Supraleitern, wie beispielsweise Niob, im flüssigen Helium werden große festinstallierte, wärmeisolierte Behälter verwendet. Durch die Kühlung mit flüssigem Stickstoff können jetzt mobile Systeme realisiert werden.

In den zurückliegenden zehn Jahren schufen die Physiker die technologischen Voraussetzungen für die Beherrschung dieser komplexen Materialien. Heute ist es bereits möglich, daraus integrierte Schaltkreise in Dünnschichttechnologie herzustellen.

In einem vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie geförderten Projekt entwickelten die Forscher des Instituts für Angewandte Physik der Universität Hamburg integrierte Magnetometer aus dem keramischen Hochtemperatur-Supraleiter Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid (YBa2Cu3O7) bis zur Einsatzreife. Diese Magnetometer-Chips weisen eine sehr gute Magnetfeld-Empfindlichkeit auf, lassen sich reproduzierbar herstellen und sind sehr langzeitstabil. Für den praktischen Einsatz dieser Sensoren bauten sie ein kleines, mobiles Magnetometersystem, das den Betrieb der supraleitenden Chips in einem mit einer Hand tragbaren Gehäuse ermöglicht. In diesem Gehäuse ist neben dem wärmeisolierten Spezialbehälter für den flüssigen Stickstoff auch die komplette, batteriebetriebene Elektronik integriert.

Anwendungen solcher Magnetometersysteme in der Geologie, der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, der Archäologie und in der medizinischen Diagnostik bei der berührungsfreien Messung der Nervensignale des Herzens werden zur Zeit intensiv erforscht.

Ansprechpartner: Dr. Meinhard Schilling Universität Hamburg, Institut für Angewandte Physik und Zentrum für Mikrostrukturforschung Tel.: 040/4123-3629 / Fax: 4123-4368 / email: schilling@physnet.uni-hamburg.de

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