Durchblick dank Magnet

Reisezeit – Urlaubszeit: Tausende Reisende vertrauen der Sicherheit von Flugzeugen, Schiffen und Zügen. Mit Hilfe von Magnetsensoren kann das Metall der Fahrzeuge auf winzige, aber gefährliche Risse hin untersucht werden. Was man sonst noch mit Magneten anstellen kann, erfahrt ihr im folgenden Text.

 

Moderne Reisemittel wie Züge, Flugzeuge oder Schiffe sind großen Belastungen ausgesetzt. Bei der Landung eines A 320 muss das Fahrwerk eine Belastung von weit über 80 Tonnen aushalten. Durch die hohe Beanspruchung ermüdet das Material und es können sich kleine Risse bilden, die schließlich in die Katastrophe führen - wenn sie nicht rechtzeitig entdeckt werden.
 
Flugzeuge, Züge und Schiffe werden deshalb regelmäßig mit Hilfe von Magnetsensoren untersucht. Damit kann man auch kleinste Fehler entdecken, die sich tief im Material verbergen. Aber wie funktioniert das?
 
Sicher mit SQUID
 
SQUID ist eine Abkürzung für „Superconducting Quantum Interference Device“. Das bedeutet „Supraleitendes Quanteninterferenzgerät“. So kompliziert, wie der Name klingt, ist auch das Gerät. Es arbeitet nur bei Temperaturen um –200 Grad Celsius richtig (dafür steht das „supraleitend“ im Namen). Dann ist es extrem empfindlich und kann kleinste Änderungen von anderen Magnetfeldern messen („Quanteninterferenz“ kommt, grob gesagt, daher, weil es auf kleinste Abweichungen reagiert.)
 
Tragflächen und Fahrwerke, Zugräder und Schiffsschrauben bestehen aus Metall. Jedes Metall leitet elektrischen Strom gut weiter. Und wo Strom gut fließen kann, entstehen auch Magnetfelder (euer Physiklehrer weiß mehr). Die können von den SQUIDs registriert werden.
 
Falls sich gefährliche, durch Beanspruchung entstandene kleine Risse tief im Material verbergen, dann registriert der Sensor ein verändertes Magnetfeld. Mit Hilfe von Computern kann der Fehler im Bauteil dann genau lokalisiert werden.
 

Ähnlich sieht es aus, wenn man das Gehirn auf seine Magnetfelder hin untersucht. (Für Fachleute: Hier ist eine fMRT-Aufnahme zu sehen)
 
Gehirn unter Strom
 
Das ist aber noch nicht alles, wozu man SQUIDs einsetzen kann. Auch in der Medizin kommen diese Sensoren zum Einsatz. Zum Beispiel kann man dadurch das Herz sehr genau untersuchen und ebenso das Gehirn. Beide Organe arbeiten mit schwachem elektrischem Strom, der wiederum schwache Magnetfelder erzeugt. Und kranke Organe unterscheiden sich in ihrem Magnetfeld deutlich von gesunden.
 

Auch die Erde ist ein riesiger Stabmagnet. Ihr Magnetfeld schützt uns vor gefährlicher Strahlung aus dem Weltraum. An den Polen schützt das Magnetfeld nicht so gut, energiereiche Strahlung aus dem Weltraum erzeugt deshalb hier die Polarlichter.
 
Aber auch in der Archäologie und in der Geologie werden Magnetfeldsensoren eingesetzt. Auch wenn wir es nicht spüren: die Erde ist von einem riesigen Magnetfeld umgeben. Atmosphäre und Erdboden spielen dafür eine wichtige Rolle, denn hier fließen, vom Menschen unbemerkt, elektrische und magnetische Ströme. Verschüttete alte Städte oder Bauten verändern das Magnetfeld der Erde lokal ebenso, wie große Erzvorkommen.
 
Mit einem speziellen Magnetfeldmessgerät geht man dann über ein interessantes Feld oder überfliegt ein bestimmtes Gebiet und kann dann an Hand der erstellten Magnetkarte untersuchen ob und was sich im Erdboden befindet.
 
Viel mehr über das Rätsel Magnetismus, seine Rolle bei der zukünftigen Energieversorgung, Supraleitung und anderes spannendes mehr erfährst du in unserem neu überarbeiteten WAS IST WAS-Band 39: Magnetismus
 
 
 
 
 
 
Hier findest du ein Video, in dem spezielle Aufnahmen des Gehirns beim Denken zu sehen sind. (Aus der Reihe “Gehirn und Geist” auf BR alpha. Realplayer erforderlich)
 
 
Text: -jj- 19.7.2006 // Bilder: Schema Magnet Honina/PD; fMRT-Bild Martin Witte/PD; Landung: Arpingstone PD

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