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Projekt laufend

QuMa2

Hochauflösende quantenmagnetometrische Kamera zur schnellen Inline-Materialprüfung

Thema Quantensensorik und -messtechnik

Fördermaßnahme Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro)

Projektlaufzeit 01.10.2023 - 30.09.2026

Projektvolumen 589694

Förderquote zu 100,0 % durch das BMFTR gefördert

Symbolbild: Team im magnetisch abgeschirmten Raum
Fraunhofer IPM

Team im magnetisch abgeschirmten Raum

Beschreibung

Motivation

Während des Betriebs von Anlagen und Maschinen können kritische Defekte auftreten, die die Sicherheit gefährden. Diese Defekte haben ihren Ursprung in minimalen Schädigungen, die bereits während der Herstellung der Bauteile entstehen. In magnetischen Werkstoffen können diese Schädigungen durch kleinste magnetische Signale erkannt werden. Allerdings erfordert dies Signale mit einer Ortsauflösung von 100 μm und einer magnetischen Sensitivität von mindestens 10 pT (1 Million Mal schwächer als das Erdmagnetfeld). Bisher sind die verfügbaren Sensoren entweder nicht sensitiv genug oder können nur im Labor eingesetzt werden. Dieses Projekt soll die Grundlagen für die Entwicklung eines Messsystems legen, das diesen Anforderungen entspricht und in einer Produktionshalle eingesetzt werden kann.

Ziele und Vorgehen

Das Ziel dieses Projekts besteht darin, eine Magnetfeldkamera zu erforschen, mit der Spins von Atomen in einer Puffergaszelle in einem quantenphysikalischen Messvorgang schnell und in Echtzeit ausgelesen werden können. Die Kamera soll eine Fläche von einigen cm2 bis dm2 mit einer Ortsauflösung von etwa 100 μm in wenigen Sekunden vollständig erfassen und somit als Vergleichsmaßstab für magnetische Messungen dienen.

Innovation und Perspektiven

Durch das Projekt wird die Möglichkeit eröffnet, eine hochpräzise magnetische Bildgebung zur Qualitätssicherung von Strukturen mit sehr schwachem magnetischem Abdruck in einem realen Produktionsumfeld einzusetzen. Die entwickelte Magnetfeldkamera könnte auf hochintegrierte Bauteile wie Batterien oder Brennstoffzellen sowie auf sicherheitskritische Automobilbauteile angewendet werden, die den höchsten Anforderungen des "Automotive Safety Integrity Level" (ASIL) entsprechen müssen.

Koordinierender Projektpartner

Peter Koss

E-Mail: peter.koss@ipm.fraunhofer.de

Weitere Infos
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