Das Projekt "Teilvorhaben 5: SQUID- und OP-Magnetometer für semi-airborne Induktionsmessungen - Erforschung von Sensortechnologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. durchgeführt. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Erforschung neuer Sensorkonzepte, z.B. auf Basis Supraleitender Quanteninterferenz-Detektoren (SQUID), sowie deren Kombination, um damit ein höchstauflösendes Instrument für die luftgestützte elektromagnetische Exploration zu entwickeln. Die Realisierung entsprechender hochempfindlicher Sensorik ist mit hohem Risiko verbunden, da es bis heute nicht möglich ist, richtungsempfindliche Magnetfeldsensoren höchster Auflösung im mobilen Einsatz im Erdmagnetfeld einzusetzen. Im Hauptschwerpunkt der IPHT-Arbeiten bezüglich SQUIDs werden nach einer ersten gemeinsamen Abstimmung bezüglich des experimentalen Sensordesigns und der Signalverarbeitung zunächst mögliche Sensorkonzepte evaluiert und bewertet. Das ausgewählte Konzept wird zur ersten Sensorgeneration entwickelt und deren Leistungsfähigkeit demonstriert. Daraus werden Rückschlüsse für die optimierte Sensorgeneration gezogen. Parallel dazu werden zusammen mit Supracon die sensornahen und anderen elektronischen Komponenten bzw. ein komplettes Datenerfassungssystem mit hochgenauer GPS- und Inertialeinheit geplant und realisiert. Das neue Messinstrument mit den optimierten SQUID im zu beschaffenden Kryostat und die neue Datenerfassung werden einen vorhandenen Flugkörper eingebaut. Die Systemoptimierung wird ausführlich in entsprechenden Flugtests durchgeführt. Dabei wird das Gesamtsystem optimiert und anschließend über der identifizierten Beispielfläche validiert. Der zweite Arbeitsschwerpunkt des IPHT liegt in der Erforschung integrierter Sensor-Arrays zum Aufbau neuer, hochempfindlicher optisch gepumpter Magnetometer (OPM). Zu deren Empfindlichkeitssteigerung werden im IPHT-Reinraum neue OPM-Zellen und Zellverbünde mit spezifischen Eigenschaften assembliert, charakterisiert und deren Nutzbarkeit durch entsprechende Optimierungen für Magnetfeldsensoren untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben 6:SQUID- und OP-Magnetometer für hochfrequente Induktionsmessungen - Erforschung der erforderlichen Elektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von supracon AG durchgeführt. Unter den modernen geophysikalischen Erkundungsmethoden zur Exploration mineralischer Rohstoffe spielen die Induktionsverfahren der Elektromagnetik (EM) eine herausragende Rolle, weil sie durch die (3-D) Abbildung der elektrischen Leitfähigkeitsverteilung im Untergrund Hinweise auf erzführende Lagerstätten sowie deren geologische und tektonische Strukturmerkmale liefern. Der wesentliche Vorteil des Einsatzes von SQUIDs liegt darin begründet, dass sie aufgrund ihrer Flussquantisierung neuartige Messprinzipien und damit einen deutlich gesteigerten Dynamikumfang auch für sehr niederfrequente Signale aus großer Tiefe erlauben. OPM besitzen eine deutlich niedrigere Empfindlichkeit für Bewegungsrauschen, erreichen aber bislang noch nicht die erforderliche Empfindlichkeit. Im Rahmen des Projektes soll ein entsprechender Ansatz mit breitbandigem und gleichzeitig hochauflösendem OPM realisiert werden. Basierend auf den Volltensorgradientensystemen sollen die sensornahen Elektroniken für die SQUID-Magnetometer entwickelt, weitere angepasste elektronische Systemkomponenten sowie eine Datenerfassung konzipiert und aufbaut werden. Die Datenerfassung wird eine hochgenaue Inertialeinheit beinhalten, um die Bewegungen des Schleppkörpers aus den Messsignalen weitestgehend herauszufiltern. Der prinzipielle Schwerpunkt des Projektes liegt jedoch bei der Erforschung und Entwicklung geeigneter optisch gepumpter Magnetometer. Es werden die sensornahen und weiteren elektronischen Systemkomponenten entwickelt und systemisch integriert, so dass die Daten der OPM registriert und weiterverarbeitet werden können. Parallel zu den luftgestützen Untersuchungen im Hauptexperiment werden bodengestützte Messungen mit dem OPM im Messgebiet durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit der Sensorik zu validieren.