Diese Arbeit befasst sich mit der technischen Umsetzung zur Realisierung des Kilogramms nach der neuen Definition des Kilogramms von 2019. Im Stand der Technik wird die Geschichte des Kilogramms zurückverfolgt und es werden die wichtigsten Meilensteine der Wägetechnik vorgestellt. Anschließend werden verschiedene Ansätze zur Umsetzung der Realisierung des Kilogramms nach der neuen Definition aufgezeigt. Es werden die Grundlagen der hochpräzisen Massebestimmung einschließlich der Grenzen, Probleme und neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Wägetechnik dargestellt. Darüber hinaus werden die Grundlagen der absoluten Massebestimmung mit einer Planck-Waage nach der neuen Definition des Kilogramms dargestellt. Im weiteren Verlauf wird die Entwicklung einer Planck-Waage als Erweiterung eines handelsüblichen Hochvakuum-Massekomparators beschrieben. Dies ermöglicht die Bestimmung des Kilogramms nach der neuen Definition auf der Grundlage von Massekomparatoren, die mit langjähriger Erfahrung entwickelt und getestet wurden. Darüber hinaus können die Massekomparatoren weiterhin zur Aufrechterhaltung der Kalibrierkette nach der alten Definition des Kilogramms verwendet werden. Im Rahmen der Entwicklung dieser Planck-Erweiterung für Massekomparatoren wird die Entwicklung von Magnetsystemen eingehend diskutiert. Im weiteren Verlauf wird die allgemeine Funktionsweise des Systems vorgestellt und beschrieben und die Messmethodik erläutert. Die aus dem Hauptexperiment gewonnenen Messergebnisse werden im Rahmen einer detaillierten Datenanalyse vorgestellt und diskutiert. In der Schlussfolgerung werden die Ergebnisse diskutiert, bewertet und mögliche Verbesserungsvorschläge aufgezeigt und vorgestellt.
This work deals with the technical implementation for the realization of the kilogram according to the new definition of the kilogram of 2019. In the state of the art, the history of the kilogram is retraced and the most important milestones in weighing technology are presented. Subsequently, different approaches to the implementation of the realization of the kilogram according to the new definition are shown. The fundamentals of high-precision mass determination including limitations, problems and recent developments in the field of weighing technology are presented. In addition, the fundamentals of absolute mass determination with a Planck-balance according to the new definition of the kilogram are presented. In the further course, the development of a Planck-balance as an extension of a commercially available high-vacuum mass comparator is described. This allows the determination of the kilogram according to the new definition based on mass comparators developed and tested with many years of experience. In addition, it will still be possible to use the mass comparators to maintain the calibration chain according to the old definition of the kilogram. As part of the development of this Planck extension for vacuum mass comparators, the development of magnet systems is discussed in detail. In the further course, the general operation of the system is presented and described and the measurement methodology is explained. The measurement results obtained from the main experiment are presented and discussed in the context of a detailed data analysis. In the conclusion, the results are discussed, evaluated and possible suggestions for improvements are identified and proposed.
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