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Forschungsprogramm: MATERIE UND TECHNOLOGIE

DTS
Detector Technology and Systems

Portfolio Detektoren

Das Helmholtz-Portfolio für Detektortechnologie und Systeme ist eine Initiative der sieben Zentren und zweier Institute des Forschungsbereichs Materie. Herr Professor Weber ist der Koordinator dieses Portfolios.

Ziel ist es, eine Plattform im Forschungsbereich zu entwickeln, in der modernste Technologie für Detektoren entwickelt und den Zentren zugänglich gemacht wird. Eine wichtige Aufgabe der Detektorplattform ist es, neuen Ideen einen Raum zu geben und neue Entwicklungen zu ermöglichen. Das Helmholtz-Portfolio für Detektortechnologie und Systeme wird ab 2015 im Programm "Matter and Technology" als Programm Topic "Detector Technology and Systems" weitergeführt.

 


usct
Ultraschall Computertomopraph

Ultraschall Computertomograph USCT

 

Mit computergestützten Systemen lassen sich Diagnose- und Therapieprozesse effektiver und erfolgreicher gestalten. Im IPE wird daher an der Entwicklung eines neuartigen 3D Ultraschall Computertomographen (USCT) gearbeitet. Ziel des Projekts ist ein marktreifes Ultraschallgerät, mit dem hochwertige Volumenbilder, z. B. für eine verbesserte Brustkrebsdiagnose, erstellt werden können. Weitere Informationen

 


OpticalDataTransmission

Tbit/s Optical Data Transmission

Das IPE entwickelt ein System zur schnellen und energieeffizienten optischen Datenübertragung aus Detektoren für große physikalische Experimente. Dabei werden in einem am KIT entwickelten siliziumbasierten elektrooptischen Chip elektrische Eingangssignale in optische Ausgangssignale umgesetzt, die über Glasfasern zum Empfänger übertragen werden. Die Arbeiten beziehen sich auf Aspekte wie Strahlenhärte der elektrooptischen Komponenten, elektrische und optische Aufbau- und Verbindungstechnik, Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit bei tiefen Temperaturen und in starken Magnetfeldern, optischer Kanalbündelung und monolithischer Integration optischer, optoelektronischer und elektronischer Komponenten. Weitere Informationen


Forschungsprogramm: MATERIE UND DAS UNIVERSUM

KATRIN Detektorsystem
KATRIN - Detektorsystem

KATRIN - KArlsruher TRitium Neutrino Experiment

 

Mit dem KArlsruher TRItium-Neutrino-Experiment soll die Masse von Neutrinos mit bisher unerreichter Genauigkeit gemessen werden. KATRIN ist damit die sensitivste Waage der Welt. Das IPE ist dabei für eine Reihe von Aufgaben in den Bereichen Leitsystem, Datenerfassung und Detektorentwicklung sowie darüber hinaus für die Koordination übergeordneter Aufgaben und die Schnittstellen zwischen den Leitsystemen der Teilexperimente verantwortlich.


AUGER
AUGER Observatorium

Pierre Auger Observatorium - Detektion kosmischer Strahlung

Das in Argentinien errichtete internationale Pierre Auger-Observatorium dient der Detektion hochenergetischer kosmischer Strahlung. Die Enrwicklung, Produktion und Installation der digitalen Elektronik für die Fluoreszenz-Teleskope war der wesentliche Beitrag von IPE zum Observatorium. Weitere Aufgaben waren die Integration der Datenerfassung, der Aufbau einer LAN-Infrastruktur, der Aufbau einer LED-Lichtquelle zur Kalibration der Teleskope und die Entwicklung des Triggersystems. Weitere Informationen


Edelweiss
EDELWEISS - Untergrundlabor Modane (Fréjus-Tunnel)

EDELWEISS

Das EDELWEISS-Experiment versucht eines der größten Rätsel des Universums zu lösen, indem es auf direktem Weg "Dunkle Materie" nachweist. Die Kollaboration aus 11 Instituten in 4 Ländern betreibt im Untergrundlabor LSM (bei Modane) mehrere Germanium-Bolometer, welche beim Stoß eines potentiellen Dunkle-Materie-Teilchen an einem Germanium-Kern ein Ionisations- und Wärmesignal erzeugen. Derzeit benutzt das Experiment in seiner dritten Aufbaustufe 40 sogenannte FID800-Detektoren. 

Das IPE hat in Zusammenarbeit mit dem IKP die Elektronik für die Datenauslese von EDELWEISS entwickelt, die auch die Vetozählermodule zur Unterdrückung von Untergrundereignissen integriert. Die Signale werden mit 100 kHz digitalisiert und als kontinuierlicher Datenstrom von Computern analysiert und gespeichert. Neuere Entwicklungen beschäftigen sich mit einer Erhöhung der Zeitauflösung durch eine Digitalisierung mit 40 MHz und dem EURECA-Projekt, welches mit wesentlich mehr Bolometern (ca. 1000) die Sensitivität des Nachweises um 2 Größenordnungen verbessern soll.


CMS

Compact-Muon-Solenoid (CMS)

       

Das IPE entwickelt zusammen mit dem Institut für Experimentelle Kernphysik, dem Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) und anderen Partnern Detektorsysteme für das Compact-Muon-Solenoid (CMS)-Experiment am CERN. Dort wird durch Erzeugung hochenergetischer Teilchen die Struktur der Materie untersucht. Der Nachweis der vielen tausend Zerfallsteilchen stellt besondere Anforderungen an den Pixeldetektor im Innersten des CMS. Mit Hilfe eines Arrays aus 10 Millionen 100µm x 150µm großen Zellen werden die Teilchenspuren aufgelöst. Um die Siliziumpixelzellen mit der Ausleseelektronik kompakt zu verbinden, forscht das IPE an geeigneten Aufbau- und Verbindungstechnologien. Weitere Informationen        


Forschungsprogramm: VON MATERIE ZU MATERIALIEN UND LEBEN

UFO
Prototyp einer High-Speed-Kamera

UFO - Ultraschnelle Röntgenbildgebung

Die Fortschritte in den letzten Jahren auf den Gebieten der Röntgenoptik, der Detektor-Technologie und insbesondere die enorme Steigerung der Rechenleistung von herkömmlichen Computer-Graphikkarten (GPU) für wissenschaftliche Anwendungen führen zu einem Paradigmenwechsel in der Synchrotron-Röntgenbildgebung. Das interdisziplinäre UFO-Projekt entwickelt eine neue Experimentierstation mit bislang unerreichter zeitlicher und räumlicher Auflösung. Ziel ist es dynamische Prozesse in Echtzeit zu verfolgen, den Probendurchsatz zu erhöhen und gleichzeitig die Datenqualität zu überwachen und zu verbessern. Weitere Informationen


Forschungsprogramm: SPEICHER UND VERNETZTE INFRASTRUKTUREN

BMS

Batteriemanagementsystem

Elektromobile benötigen kapazitätsstarke und zuverlässige Batteriesysteme, deren Herz das Batteriemanagementsystem (BMS) darstellt. Es überwacht die in den Batterien verschalteten Einzelzellen und sorgt für deren langlebigen und sicheren Betrieb. Am IPE entwickeln wir BMS für unterschiedliche Batterieklassen und Anforderungsprofile. Die Arbeiten profitieren von der starken Vernetzung unter anderem mit dem Kompetenzzentrum für elektrische Energiespeicherung CompetenceE.


ProPower

ProPower

ProPower ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertes Verbundprojekt zur Entwicklung kompakter Elektronikmodule mit hoher Leistung für Elektromobilität, Antriebs- und Beleuchtungstechnik. Das IPE erarbeitet als Partner namhafter Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen neue Konzepte der Aufbau- und Verbindungstechnik zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und der Lebensdauer leistungselektronischer Module. Der Fokus liegt dabei auf der Sinterung von Halbleiterchips auf Trägersubstrate und der Kupferdrahtbondtechnik.

Die Abschlussveranstaltung ProPower fand am 17.03.2015 in Berlin statt.

 


Liccy
Liccy Hardware

Batteriezellen Zyklierer und Formierstand (Liccy)

Im Rahmen der Batterieforschung am KIT entwickelte das IPE einen Batteriezellen-Zyklierer Liccy Lithium Cell Cycler, mit dem bis zu 32 Zellen gleichzeitig zykliert und getestet werden. Das Gerät ist für Lithium-Ionen-Zellen ausgelegt. Mit Liccy können die folgenden Betriebsarten genutzt werden: Zyklieren; Konstantstrom-Laden und -Entladen (CC); Konstantspannung-Laden und -Entladen (CV) sowie Messung der Ladungser- haltung. Für das Formieren von neuen Zellen wurde ein Formierstand auf Basis des Liccy mit 96 Kanälen aufgebaut.  Am Campus Nord sind an verschiedenen Instituten 16 Liccy-Geräte und ein Formierstand seit Jahren im Dauereinsatz.

 


Forschungsprogramm: SCIENCE AND TECHNOLOGY OF NANOSYSTEMS

LED

Hochleistungs-LED-Module

Viele moderne industrielle Prozesse basieren auf der zielgerichteten Anwendung von Licht. Das IPE entwickelt Lichtmodule sehr hoher Leistungsdichte z.B. für die Lackhärtung in Druckmaschinen. Dafür werden Hochleistungs-LED-Chips zu Modulen vereint und mit speziellen Wasserkühlern effizient gekühlt. Die wesentlichen Herausforderungen liegen dabei in der Sicherstellung eines günstigen thermischen Pfades mit geringsten thermischen Widerständen zwischen der lichtemittierenden Schicht der LED und dem Kühlwasser sowie in der zuverlässigen elektrischen und mechanischen Verbindung der einzelnen Komponenten. Weitere Informationen


Forschungsprogramm: SUPERCOMPUTING & BIG DATA

LSDMA

LSDMA - Large Scale Data Management and Analysis

Wissenschaftler erzeugen immer größere Datenmengen, die gespeichert, verwaltet, verarbeitet, analysiert und geteilt werden müssen. In diesem Projekt werden neue Methoden und Infrastrukturen für den gesamten Lebenszyklus dieser Daten entwickelt. Weitere Informationen 




Dariah

DARIAH - Digital Research Infrastructure for the Arts and Humanities

DARIAH ist eines der wenigen geistes- und sozialwissenschaftlichen Projekte auf der ESFRI Roadmap (European Strategy Forum on Research Infrastructures). In enger Kooperation wird eine nachhaltige europäische Infrastruktur aufgebaut, die die Geistes- und Kulturwissenschaftler bei Forschung und Lehre unterstützt und neue Forschungsmöglichkeiten eröffnet. Das IPE ist im deutschen Beitrag DARIAH-DE aktiv und koordiniert die "Preservation Infrastructure" auf europäischer Ebene. Weitere Informationen


eCodicology

eCodicology

Ziel von eCodicology ist die automatische Auswertung des digitalisierten mittelalterlichen Handschriftenbestands der Benediktinerabtei St. Matthias in Trier. Das IPE entwickelt, testet und optimiert Algorithmen, die verschiedene mikro- und makrostrukturelle Layoutmerkmale der Handschrift extrahieren und visualisieren. Als Ergebnis entsteht eine Sammlung von objektiven und reproduzierbaren Merkmalen, die die beschreibenden Metadaten der Handschrift ergänzen und die Entdeckung versteckter Zusammenhänge ermöglichen. Weitere Informationen




Forschungsprogramm: ATMOSPHÄRE UND KLIMA

KIT cube
KITcube Messaufbau

KITcube -  Beobachtung atmosphärischer Prozesse

Das meteorologische Messsystem KITcube ist ein Beobachtungssystem, das unterschiedlichste Instrumente zur Sondierung der Atmosphäre integriert. Es vermisst ein Atmosphärenvolumen von ca.10 km Kantenlänge und erfasst die zeitliche und räumliche Entwicklung aller relevanten atmosphärischen Prozesse. Weitere Informationen


Geophysika

 

MIPAS - Messung von Spurengasen in der Stratosphäre

Für das Klimaexperiment MIPAS/GLORIA des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung  entwickelt das IPE komplexe Steuerungs- und Datenerfassungssysteme. Das MIPAS-Instrument misst in der Stratosphäre die schwache Infrarotstrahlung von Spurengasen, die z. B. als Vorläufersubstanzen für die Ozon-Bildung gelten.


Caribic
CARIBIC

CARIBIC - Ozonphotometer

Für das Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Bereich Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung wurde die Elektronik und die Datenerfassung für ein Ozonphotometer entwickelt und realisiert. Das Ozonphotometer dient zur Bestimmung der Ozonkonzentration in der Stratosphäre. Es befindet sich im Frachtraum eines Passagierflugzeugs der Lufthansa, Projekt CARIBIC. Das Messprinzip beruht auf der Absorption von UV-Strahlung durch Ozon.