磁场精密补偿、调节系统及其构建方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁场精密补偿、调节系统及其构建方法，该方法包括选取三对薄板作为磁场调节面板，其中，每一对所述薄板包含两个薄面板；设置每一个所述薄面板的长度为s，宽度为b，其中，所述s的量级是10-1m，所述b的量级是10-2m；将每一对所述薄板中的两个所述薄面板依次对立平行设置，以获得由三对薄板所构成的立方空间作为磁场空间，且任意一对所述薄板中的两个薄面板之间的垂直距离是h，所述h的量级是10-2m。本发明不仅减小了线圈带来的自感和互感效应，而且具有操作结构简单、试验精度高的特点。
【专利说明】磁场精密补偿、调节系统及其构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于球禁离子光频标【技术领域】，特别涉及一种磁场精密补偿、调节系统及 其构建方法。
【背景技术】
[0002] 球禁离子光频标作为一种精密计量时间的装置，对离子阱所在位置的环境特别是 磁场要求很高。磁场产生因素有很多，主要有地磁场、离子阱材料被磁化而形成的磁场、离 子泵磁铁等。由于磁场会造成囚禁离子的一阶塞曼效应，从而对离子的钟跃迁频率产生频 移，所以必须对外磁场进行有效的屏蔽和控制。
[0003] 目前，针对外部磁场的屏蔽，大家普遍采用坡莫合金材料制成的磁屏蔽系统进行 屏蔽，请参阅图1，为了精确调节离子阱所在位置的磁场，目前主要采用三对相互垂直的 He Imho 1 tz线圈对磁场进行补偿，通过精确调节每对线圈的电流并检测离子的跃迁谱从而 确定离子所在位置的磁场大小。由于线圈的自感效应及线圈与线圈之间的互感效应，调节 线圈电流时，必然会产生感应电动势和感应电流，在达到稳定态时，感应电动势消失，电流 增大。而在在有感应电动势时达到平衡的磁补偿，会因感应电动势的消失电流增大而产生 过大的磁场，从而破坏掉补偿的平衡状态。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种磁场精密补偿、调节系统及其构建方法， 该系统及方法不仅减小了线圈带来的自感和互感效应，而且具有操作结构简单、试验精度 高的特点。
[0005] 为解决上述技术问题，依据本发明的一个方面，提供了一种磁场精密补偿、调节系 统的构建方法，包括：选取三对薄板作为磁场调节面板，其中，每一对所述薄板包含两个薄 面板；设置每一个所述薄面板的长度为s，宽度为b，其中，所述s的量级是ΚΓπι，所述b的 量级是l〇_ 2m ;将每一对所述薄板中的两个所述薄面板依次对立平行设置，以获得由三对薄 板所构成的立方空间作为磁场空间，且任意一对所述薄板中的两个薄面板之间的垂直距离 是h，所述h的量级是l(T 2m。
[0006] 又一方面，本发明还提供了一种磁场精密补偿、调节系统，包括：第一薄板组；所 述第一薄板组包括：第一薄面板、第二薄面板，所述第一薄面板及所述第二薄面板的长度均 为S，宽度均为b，其中，所述S的量级是ΚΓ 1!!!，所述b的量级是l(T2m ;所述第一薄面板及 所述第二薄面板对立平行设置，使所述第一薄面板的板面与所述第二薄面板的板面相互平 行；第二薄板组；所述第二薄板组包括：第三薄面板、第四薄面板，所述第三薄面板及所述 第四薄面板的长度均为s，宽度均为b，其中，所述s的量级是ΚΓ 1!!!，所述b的量级是l(T2m ; 所述第三薄面板及所述第四薄面板对立平行设置，使所述第三薄面板的板面与所述第四薄 面板的板面相互平行；第三薄板组；所述第三薄板组包括：第五薄面板、第六薄面板，所述 第五薄面板及所述第六薄面板的长度均为S，宽度均为b，其中，所述S的量级是ΚΓ 1!!!，所述 b的量级是l(T2m ;所述第五薄面板及所述第六薄面板对立平行设置，使所述第五薄面板的 板面与所述第六薄面板的板面相互平行；其中，由三对薄板组中的所述第一薄面板、第二薄 面板、第三薄面板、第四薄面板、第五薄面板、第六薄面板所构成的立方空间作为磁场空间， 能够实现形成三个互相垂直的均匀磁场。
[0007] 进一步地，所述第一薄面板的板面分别与所述第三薄面板、第四薄面板、第五薄面 板、第六薄面板的板面相互垂直；和/或，所述第三薄面板的板面分别与所述第一薄面板、 第二薄面板、第五薄面板、第六薄面板的板面相互垂直；和/或，所述第五薄面板的板面分 别与所述第一薄面板、第二薄面板、第三薄面板、第四薄面板的板面相互垂直。
[0008] 本发明提供的一种磁场精密补偿、调节系统的构建方法，实现了在（l(T5) 3m3的空 间获得均匀X方向磁场，通过3对导体面，组成3个互相垂直的均匀磁场，达到了磁场补偿 和调节的目的，本发明不仅减小了线圈带来的自感和互感效应，而且在调节精度方面有很 大的提高，具有操作结构简单、试验精度高的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
[0010] 图1为现有技术的结构原理示意图；以及
[0011] 图2为本发明实施例提供的一种磁场精密补偿、调节系统的构建方法工艺流程示 意图；以及
[0012] 图3为本发明实施例提供的又一示意图；以及
[0013] 图4为本发明实施例提供的又一示意图；以及
[0014] 图5为本发明实施例提供的又一示意图；以及
[0015] 图6为本发明实施例提供的又一示意图；以及
[0016] 图7为本发明实施例提供的又一示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。
[0018] 请参阅图2,本发明实施例提供的一种磁场精密补偿、调节系统的构建方法，包括 如下步骤：
[0019] 步骤100 :选取三对薄板作为磁场调节面板，其中，每一对所述薄板包含两个薄面 板；
[0020] 步骤110 :设置每一个所述薄面板的长度为s,宽度为b,其中，所述s的量级是 KTV所述b的量级是l(T2m ;
[0021] 步骤120 :将每一对所述薄板中的两个所述薄面板依次对立平行设置，以获得由 三对薄板所构成的立方空间作为磁场空间，且任意一对所述薄板中的两个薄面板之间的垂 直距离是h，所述h的量级是l(T2m。
[0022] 具体而言，上述步骤100为本发明的关键步骤，通过选用三对相互垂直的薄板作 为磁场调节面板，代替传统技术中三对相互垂直的Helmholtz线圈，且本发明实施例中三 对薄板相对较薄，且能够实现电流均匀通过薄板板面。在步骤120中，将三对薄板（六个薄 面板）相互正对放置，三对薄板两两垂直，每一对薄板中的两个薄面板相互平行，使得三对 薄板构成一个立方空间作为磁场空间，其优点如下：平行薄面板的自感、互感与线圈相比是 很小的，可以有效的减小在调节过程中由自感与互感所产生的调节不便的问题，操作人员 用Helmholtz线圈的目的是由于它可以在中心产生较为均均匀的磁场，但由于离子阱的囚 禁不是把粒子囚禁在一个点，而是在一个小的空间中，所以用平行的薄面板设计也能够实 现在中心产生一个磁场均匀的空间，然而，本发明中，正是为了实现能够在中心产生一个磁 场均匀的空间，本发明独特的、有针对性的将每一个薄面板的长度设置为s，宽度设置为b， 其中，s的量级是K^nub的量级是l(T 2m ;且任意一对薄板中的两个薄面板之间的垂直距离 设置为h, h的量级是l(T2m。
[0023] 可参阅图3-7:
[0024] 对于本发明所涉及的薄面板长度、宽度以及两个薄面板之间垂直距离三个参数的 确定，可按如下方式进行：
[0025] ①、薄面板长度、两个薄面板之间垂官距离的确定：
[0026] 设薄面板的长为S，每一对薄板中的平行的两个薄面板的垂直距离是h;为了 描述方便，则以平行的两个薄面板的中轴线为y轴，以两板中点为原点建立如图坐标系， 引人参量a, L。其中a为原点到其中一板的垂直距离且h = 2a。L为y-z品面原点到 板的边缘距离，且
【权利要求】
1. 一种磁场精密补偿、调节系统的构建方法，其特征在于，包括： 选取三对薄板作为磁场调节面板，其中，每一对所述薄板包含两个薄面板； 设置每一个所述薄面板的长度为S，宽度为b，其中，所述S的量级是ΚΓ1!!!，所述b的量 级是10 2m ; 将每一对所述薄板中的两个所述薄面板依次对立平行设置，以获得由三对薄板所构成 的立方空间作为磁场空间，且任意一对所述薄板中的两个薄面板之间的垂直距离是h，所述 h的量级是l(T2m。
2. -种磁场精密补偿、调节系统，其特征在于，包括： 第一薄板组； 所述第一薄板组包括：第一薄面板、第二薄面板，所述第一薄面板及所述第二薄面板的 长度均为s，宽度均为b，其中，所述s的量级是KTV所述b的量级是l(T2m ;所述第一薄面 板及所述第二薄面板对立平行设置，使所述第一薄面板的板面与所述第二薄面板的板面相 互平行；第二薄板组； 所述第二薄板组包括：第三薄面板、第四薄面板，所述第三薄面板及所述第四薄面板的 长度均为s，宽度均为b，其中，所述s的量级是KTV所述b的量级是l(T2m ;所述第三薄面 板及所述第四薄面板对立平行设置，使所述第三薄面板的板面与所述第四薄面板的板面相 互平行； 第三薄板组； 所述第三薄板组包括：第五薄面板、第六薄面板，所述第五薄面板及所述第六薄面板的 长度均为s，宽度均为b，其中，所述s的量级是KTV所述b的量级是l(T2m ;所述第五薄面 板及所述第六薄面板对立平行设置，使所述第五薄面板的板面与所述第六薄面板的板面相 互平行； 其中，由三对薄板组中的所述第一薄面板、第二薄面板、第三薄面板、第四薄面板、第五 薄面板、第六薄面板所构成的立方空间作为磁场空间，能够实现形成三个互相垂直的均匀 磁场。
3. 依据权利要求2所述的系统，其特征在于： 所述第一薄面板的板面分别与所述第三薄面板、第四薄面板、第五薄面板、第六薄面板 的板面相互垂直； 和/或， 所述第三薄面板的板面分别与所述第一薄面板、第二薄面板、第五薄面板、第六薄面板 的板面相互垂直； 和/或， 所述第五薄面板的板面分别与所述第一薄面板、第二薄面板、第三薄面板、第四薄面板 的板面相互垂直。
【文档编号】G05F7/00GK104298299SQ201410515467
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】雷海东, 张攀, 管桦 申请人:江汉大学