用于原子喷泉钟的C场螺线管的制作方法

本实用新型属于原子钟技术领域，具体涉及到一种用于原子喷泉钟的C场螺线管。

背景技术：

铯原子喷泉钟是复现“秒”定义的频率基准装置，具有最高的频率准确度性能。二阶塞曼频移、Ramsey和Rabi牵引频移是影响铯原子喷泉钟频率准确度性能的频移项，而二阶塞曼频移的不确定度与C场强度时间稳定性和C场强度空间均匀性有关、Ramsey和Rabi牵引频移与C场强度的横向分量有关。C场是铯原子喷泉钟中激励腔和自由飞行区竖直方向100nT左右的均匀静磁场，是铯原子喷泉钟物理系统的重要组成部分。C场的作用主要有两个：(1)使原子的基态能级发生塞曼分裂；(2)为原子跃迁提供一定的空间取向，使|F＝3，mF＝0＞—>|F′＝4，mF′＝0＞能级之间的跃迁得以实现。铯原子喷泉钟里的C场设计应满足三个要求：(1)原子飞行路径上的C场强度起伏尽量小；(2)C场强度随时间变化尽量小；(3)C场强度方向尽量沿轴线方向。其中C场是由通电C场螺线管线圈产生的磁场、磁屏蔽剩磁和残余地磁场组成。在选择高磁导率的磁屏蔽装置，并完成退磁的实验条件下，实验中通常通过设计超均匀和超稳定的轴向C场螺线管，来减小二阶塞曼频移、Ramsey和Rabi牵引频移的不确定度。C场螺线管的性能在提高铯原子喷泉钟的频率准确度中发挥着重要作用。

通常设计使用的C场螺线管为单根导线沿螺线管骨架外壁从上端向下端密绕而成。由于原子黏团的飞行区位于C场螺线管下方，C场螺线管若要从磁屏蔽上、下端盖各引出一根导线，那么下方磁屏蔽端盖开的走线孔会使原子飞行关键区域的C场强度的均匀性变差。因此传统C场螺线管绕到最下端后，导线沿螺线管外壁竖直向上引线，同上端导线的起始端一块从磁屏蔽的上方出线孔引出。当向上述螺线管线圈通入一定强度的稳恒电流时，螺线管中轴线上便产生一个均匀C场，该C场用于铯原子跃迁。其缺点是单根导线密绕的螺线管通入的电流较小，电流稳定性更易受电流源本底噪声的影响，进而影响C场的时间稳定性。而且根据比奥—萨法尔定理可知，绕到螺线管骨架下端的单根导线竖直引到上端时，会在中轴线上产生径向磁场。由于磁屏蔽的镜像效应，该径向磁场强度的大小与C场轴向上的均匀度是同一量级的，因而会影响C场的空间均匀性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有C场螺线管的缺点，提供一种结构简单、稳定性好、C场强度空间均匀性和时间稳定性高的用于原子喷泉钟C场螺线管。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：圆柱形螺线管骨架侧壁上分别设置有A引线固定钉、B引线固定钉、C引线固定钉、D引线固定钉，A引线固定钉和B引线固定钉相错180°位于螺线管骨架上端，C引线固定钉和D引线固定钉相错180°位于螺线管骨架下端，C引线固定钉位于A引线固定钉正下方，双并导线的开始端依次穿过A引线固定钉、B引线固定钉然后紧密缠绕在螺线管骨架上，缠绕至C引线固定钉，双并导线的开始端穿过C引线固定钉后拆分成两根导线，一根导线沿着螺线管骨架侧壁竖直向上引线、另一根导线穿过D引线固定钉后沿着螺线管骨架侧壁竖直向上引线，两根导线在螺线管骨架上方合并作为负极，双并导线的末端作为正极。

作为一种优选的技术方案，所述的A引线固定钉、B引线固定钉、C引线固定钉、D引线固定钉结构相同。

作为一种优选的技术方案，所述的A引线固定钉的结构为位于钉帽根部钉杆上加工有通孔，A引线固定钉通过螺母固定在螺线管骨架上。

作为一种优选的技术方案，所述的螺线管骨架为聚四氟乙烯树脂管。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型采用双并导线沿螺线管骨架绕制成磁场线圈，增大输入电流的方法，减小了电流源本地噪声对C场时间稳定性的影响。同时，通过采用两根导线从下端对称向上引线的方法，抵消了传统单线绕法在螺线管中轴线上产生的径向磁场，提高了C场强度的空间均匀性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是A引线固定钉6的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

在图1、2中，本实施例的用于原子喷泉钟的C场螺线管由螺线管骨架1、B引线固定钉2、双并导线3、D引线固定钉4、C引线固定钉5、A引线固定钉6连接构成。

圆柱形螺线管骨架1为聚四氟乙烯树脂管，具有良好电绝缘性和透磁性，螺线管骨架1的尺寸取决于磁屏蔽与真空区的大小，螺线管骨架1侧壁上分别安装有A引线固定钉6、B引线固定钉2、C引线固定钉5、D引线固定钉4，A引线固定钉6和B引线固定钉2相错180°位于螺线管骨架1上端，C引线固定钉5和D引线固定钉4相错180°位于螺线管骨架1下端，C引线固定钉5位于A引线固定钉6正下方，A引线固定钉6的结构为位于钉帽根部钉杆上加工有通孔，A引线固定钉6通过螺母紧固在螺线管骨架1上，B引线固定钉2、C引线固定钉5、D引线固定钉4与A引线固定钉6的结构和安装方式相同，双并导线3的开始端依次穿过A引线固定钉6、B引线固定钉2，然后紧密缠绕在螺线管骨架1上，缠绕至C引线固定钉5，双并导线3的开始端穿过C引线固定钉5后拆分成两根导线，一根导线3-1沿着螺线管骨架1侧壁竖直向上引线、另一根导线3-2穿过D引线固定钉4后沿着螺线管骨架1侧壁竖直向上引线，两根导线在螺线管骨架1上方合并作为负极，双并导线3的末端作为正极。

本实用新型采用双并导线3沿螺线管骨架1绕制成磁场线圈，增大输入电流的方法，减小了电流源本地噪声对C场时间稳定性的影响。同时，双并导线3的开始端穿过C引线固定钉5后拆分成两根导线从下端对称向上引线的方法，抵消了传统单线绕法在螺线管中轴线上产生的径向磁场，提高了C场强度的空间均匀性。