Mit unseren Kompetenzen und Technologien sind wir am Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik an zahlreichen Experimenten und Projekten beteiligt. Eine Auswahl ist im Folgenden dargestellt.

Experimente

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Das Pierre-Auger-Observatory in der argentinischen Pampa beobachtet kosmische Strahlung mit höchsten Energien. Die komplementären Detektoren registrieren Fluoreszenzspuren in der Atmosphäre, Radiopuls und Teilchenfluss am Boden und zeichnen so eine detaillierte Karte der Aktivität von galaktischen Zentren außerhalb der Milchstraße.

Das Compact-Muon-Solenoid-Experiment (CMS) ist ein Teilchendetektor am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Schweiz. Die Hauptziele des Experiments sind: Die Entdeckung und die Erforschung der Physik des Higgs-Bosons, die Suche nach Hinweisen auf Supersymmetrie und das Studium der Kollision schwerer Ionen. Technologisch herausfordernd ist die Detektion der Kollisionsprodukte und die Rekonstruktion der Teilchenbahnen bei ständig steigenden Kollisionsraten.

Das Electron Capture 163Holmium experiment ECHo beabsichtigt (ebenfalls) die Masse des Neutrinos mit einer Präzision von unter einem eV zu messen. Hierzu wird die Zerfallsenergie des Holmium-163 Isotops gemessen, welches unter Elektroneneinfang ein Elektron-Neutrino emittiert. Die notwendige Genauigkeit und Statistik wird durch hochpräzise magnetische Kalorimetermatrizen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erreicht.

Das EDELWEISS-Experiment hat versucht mit einer direkten Messmethode "Dunkle Materie" nachzuweisen. Dazu betrieb die internationale Kollaboration im Untergrundlabor LSM bei Modane Germanium-Bolometer, die bei einem Stoß mit einem potentiellen Dunkle-Materie-Teilchen an einem Germanium-Atomkern ein Ionisations- und Wärmesignal erzeugen.

KATRIN Logo

Im Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment hat sich eine internationale Gruppe von 200 Forscher zusammengeschlossen, um die Masse der Neutrinos zu messen. Neutrinos sind die leichtesten, häufigsten, aber auch rätselhaftesten Teilchen in unserem Universum. Sie sind elektrisch neutral und wechselwirken mit ihrer Umgebung nur über die Gravitation und die sogenannte schwache Kernkraft. Das macht die Messung ihrer Eigenschaften schwierig und die Liste der zu lösenden technischen Herausforderungen ist lang…

Das PANDA Experiment ist eines der vier großen Experimente an der Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) an der GSI in Darmstadt. PANDA verwendet Proton – Antiproton Kollisionen um die Physik der starken Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen zu studieren. Das beinhaltet Chamonium Spektroskopie und exotische Zustände.

Der einzigartige Aufbau des KATRIN Experimentes wird nach der Messung der Neutrinomasse für die Suche nach neuen Varianten des Neutrinos erweitert. Für die Detektion dieser sogenannten sterilen Neutrinos wird der neue sogenannte TRISTAN-Detektor ("Tritium Beta Decay to Search for Sterile Neutrinos”) entwickelt.

Projekte

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Die 3D-Ultraschall-Computertomographie (3D-USCT) ist eine innovative Technologie für die medizinische Diagnostik, die am KIT entwickelt wird. Mit chinesischen Industriepartnern werden weitere USCT-Systeme für den chinesischen Markt entwickelt, die dann im Rahmen einer großen Multizenterstudie mit mehr als 1000 Patientinnen in der Volksrepublik China erprobt wird.

ECHo Chip

Das Ziel des ECHo-Experiments ist die Bestimmung der Neutrinomasse im Sub-eV-Bereich durch die Analyse des kalorimetrisch gemessenen Energiespektrums nach dem Elektroneneinfang-Prozess von 163Ho. Ein hochpräzises und hochstatistisches Spektrum soll mit Hilfe hochauflösender supraleitender Sensoren gemessen werden. Unser Beitrag zu diesem Projekt ist die Entwicklung und Fertigung der Ausleseelektronik für ECHo-100k.

 

 

Um die Brustkrebsdiagnose zu unterstützen werden verdächtige Strukturen, die nur im Magnetresonaztomogramm der Brust sichtbar sind, auf stereotaktische Rötgenmammogramme übertragen. Dies soll die kostengünstigere und breiter verfügbarere Biospie unter Rötgenkontrolle ermöglichen

Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer nehmen in der westlichen Welt zu. Die Stammzellentherapie kann durch eine reversible lokale Öffnung der Blut-Hirn-Schranke durch fokussierten Ultraschall deutlich verbessert werden.

Logo PtQube

Das Ziel des Projekts "Plattform für Tieftemperatur Qubit Experimente" (PtQube) ist es, eine einfach zu nutzende Plattform für Experimente mit supraleitenden Qubits bereitzustellen. Sie umfasst sowohl einen wartungsarmen Kryostaten, sowie eine integrierte Kontroll- und Ausleseelektronik.

Ultraschnelle bildgebende Verfahren sind unverzichtbare Werkzeuge für die Analyse dynamischer Prozesse wie Mehrphasenströmungen. Ziel des Projekts ROOF ist die Entwicklung eines ultraschnellen Röntgentomographie-Aufbaus zur bildbasierten Verfolgung einzelner Partikel oder Blasen.

Abgeschlossene Projekte

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Ziel der Projekte ASTOR und NOVA ist es, effiziente Werkzeuge für die Datenanalyse in der Hochdurchsatztomographie zu etablieren, indem optimierte Datenerfassung und -verarbeitung, halbautomatische Datenanalyse und die Erstellung eines Online-Portals mit einfachem Zugang und 3D-Visualisierung kombiniert werden.

Im Rahmen des HEIKA-Projekts wird eine modellbasierte Methode zur Bildregistrierung von Tomosynthese- und MRT-Daten entwickelt. Die 3D-Darstellung der komprimierten Brust bei der Tomosynthese ermöglicht erstmals eine dreidimensionale Auswertung komplexer biomechanischer Bildregistrierungen von Brustaufnahmen.

Schallgeschwindigkeits- und Dämpfungsbilder der Brust, die mit 3D-USCT abgebildet werden, ermöglichen quantitative Gewebecharakterisierung.In diesem Projekt wurde eine wellenbasierte Rekonstruktions-Methode basierend auf der Paraxial-Approximation entwickelt, die die Auflösung von 3D-Transmissionsbildern um eine Größenordnung erhöht.

Fortschrittliche Strahldiagnostik-Detektoren und Technologien für zukünftige Beschleuniger. Besonderer Schwerpunkt liegt auf der Kurzpulsphysik und -Diagnostik. Unsere Forschung profitiert von der engen Zusammenarbeit der Beschleuniger- und Detektorspezialisten des KIT. Ein Beispiel für die Stärke dieses Konzepts ist die Entwicklung der neuartigen Strahldiagnosesysteme KAPTURE und KALYPSO.

Bei diesem Projekt handelt es sich um die Entwicklung integrierter einzelfaserbasierter Ultraschallwandler für die 3D-Ultraschall-Computertomographie (3D-USCT).

Die in den letzten Jahren erzielten Fortschritte in der Röntgenoptik, der Detektortechnologie und die enorme Steigerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit von Standard-Berechnungsarchitekturen führen zu einem Paradigmenwechsel in der Synchrotron-Röntgenbildgebung. Die ultraschnelle Röntgenbildgebung von wissenschaftlichen Prozessen mit Online-Bewertung und datengesteuerter Prozesskontrolle (UFO) soll eine neue Art intelligenter Experimente ermöglichen, bei denen die enorme Rechenleistung massiv-paralleler Recheneinheiten genutzt wird: Die Online-Bewertung der Probendynamik wird eine aktive bildbasierte Steuerung ermöglichen, eine noch nie dagewesene Bildqualität ermöglichen und Einblicke in bisher unzugängliche wissenschaftliche Prozesse gewähren.