一种低温漂、无噪声均匀磁场产生装置

1.本发明涉及永磁材料应用领域，具体涉及一种低温漂、无噪声均匀磁场产生装置。


背景技术：

2.原子分子光学相关的实验中，常常需要用到一段均匀、稳定的磁场来提供沿某个方向的量子化轴，轨道角动量在这个方向上的投影是量子化的，故在外磁场作用下塞曼能级会发生退简并，能级劈裂的大小与外磁场成正相关，如果磁场足够稳定，那么形成的塞曼子能级也会相应稳定，则可以在实验上被利用。一般产生上述磁场的实验设置是通过一对同向的亥姆霍兹线圈或者非亥姆霍兹线圈（两线圈距离不等于半径）对齐平行放置，加上同等大小的电流，可以在线圈公共轴线中心处产生一段较为均匀的磁场。
3.由于线圈通常使用铜线缠绕，铜线的温度系数为正，故而线圈所处环境温度的改变会对电流大小有影响，进而会造成磁场的波动；此外，由于提供电压的电源本身会存在一些噪声，电流大小会存在相应的噪声成分，故而也会对产生的磁场造成影响。
4.因此，需要设计一种方案能够最大限度减少温度对磁场稳定度的影响，以及能够消除噪声对磁场的影响。


技术实现要素：

5.本发明克服现有技术的不足，提供一种低温漂、无噪声均匀磁场产生装置。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种低温漂、无噪声均匀磁场产生装置，包括用于安放永磁体材料的铜架，铜架的表面配套有铜盖，所述铜架和铜盖的外侧还套设有塑料架，塑料架的正面配套有塑料盖；所述铜架包括圆环形架本体，圆环形架本体的环面上由内向外开设有多圈呈环形分布的圆形凹槽，圆形凹槽的底部开设有小孔，所述圆环形架本体沿其圆周均布有多个架辐条，架辐条上开设有圆孔；所述铜盖包括圆环形盖本体，圆环形盖本体沿其圆周均布有多个与架辐条数量一致的盖辐条，盖辐条上也开设有圆孔；所述塑料架的本体上开设有与铜架形状相匹配的凹槽，凹槽的中心设有沿塑料架本体轴向分布的圆管体，所述凹槽与架辐条相对应的位置处开设有架沉头孔，塑料架本体的边缘设有圆条形凹槽；所述塑料盖背面有设有环状凸起，环状凸起上开设有多个呈环状分布的盖沉头孔，所述塑料盖中心开设有圆形开孔，所述塑料盖背面边缘设有唇缘。
7.进一步的，所述圆环形本体架的环面上由内向外开设有三圈呈环形分布的圆形凹槽。
8.进一步的，所述架辐条和盖辐条的数量均为八个，架辐条和盖辐条的外形呈拱形。
9.进一步的， 所述圆形凹槽内安放有永磁体材料。
10.进一步的，所述永磁体材料为钐钴磁铁。
11.工作原理：将永磁体依次摆放在铜架的多圈圆形凹槽中,再将所述塑料架、铜架、铜盖和塑料盖按图所示配合安装,即得到一套磁场产生装置,沿此装置的轴线磁场方向再配合安装另一套方向相同的磁场产生装置,则能够在两套装置的公共轴线中心处产生均匀度如图的磁场梯度分布。
12.与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明采用永磁体材料在空间上的组合排列，来代替线圈产生一段均匀磁场，满足条件的永磁材料如钐钴磁铁(sm2co17)，具有极低的温漂特性，每改变1k温度仅仅会有0.015%剩磁的变化，保证了磁场随温度波动的稳定性；且采用铜作为安放永磁体的材料，由于其具有高导热性，若产生温度的变化，则其能快速将热量均匀导向至整个铜架材料，使得温度的变化在整体上最小且梯度保持最小，这大大减小了所产生磁场对温度变化的敏感度。
13.本发明通过已经磁化完成的永磁体材料产生磁场，不需要外加电流，完全消除了线圈的电源本身具有的噪声影响。
附图说明
14.图1为本发明的铜架结构平面示意图。
15.图2为本发明的铜架结构立体示意图。
16.图3为本发明的铜盖结构平面示意图。
17.图4为本发明的铜盖结构立体示意图。
18.图5为本发明的塑料架结构平面示意图。
19.图6为本发明的塑料架结构立体示意图。
20.图7为本发明的塑料盖结构平面示意图。
21.图8为本发明的塑料盖结构立体示意图。
22.图9为本发明的整体安装配合示意图。
23.图10为在铜架上排列组合安装好永磁体后，在轴线中心处形成的磁场变化梯度。
24.图中标记如下：1-铜架，11-圆环形架本体，12-圆形凹槽，13-小孔，14-架辐条，2-铜盖，21-圆环形盖本体，22-盖辐条，3-塑料架，31-凹槽，32-圆管体，33-架沉头孔，34-圆条形凹槽，4-塑料盖，41-环状凸起，42-盖沉头孔，43-圆形开孔，44-唇缘。
实施方式
25.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
26.如图9所示，一种低温漂、无噪声均匀磁场产生装置，包括用于安放永磁体材料的铜架1，铜架1的表面配套有铜盖2，所述铜架1和铜盖2的外侧还套设有塑料架3，塑料架3的正面配套有塑料盖4；如图1和2所示，所述铜架1包括圆环形架本体11，圆环形架本体11的环面上由内向外开设有多圈呈环形分布的圆形凹槽12，圆形凹槽12的用途是放置永磁体材料，圆形凹槽
12的底部具有一定的厚度并开设有小孔13，所述小孔3用来取下永磁体材料以改变永磁体排列方式，所述圆环形架本体沿11其圆周均布有多个架辐条14，架辐条14上开设有圆孔，用来穿过螺钉连接其他部件；如图3和4所示，所述铜盖2包括圆环形盖本体21，圆环形盖本体21沿其圆周均布有多个与架辐条14数量一致的盖辐条22，盖辐条22上也开设有圆孔，用来穿过螺钉连接其他部件；如图5和6所示，塑料架3用于容纳所述铜架1，所述塑料架3的本体上开设有与铜架1形状相匹配的凹槽31，所述凹槽31和所述铜架1贴合，凹槽31的中心设有沿塑料架3本体轴向分布的圆管体32，组装时，铜架1和铜盖2的圆环形本体插入至圆管体32上，所述凹槽31与架辐条14相对应的位置处开设有架沉头孔33，塑料架3本体的边缘设有圆条形凹槽34；如图7和8所示，所述塑料盖4背面有设有环状凸起41，环状凸起41用于插入至塑料架3内，环状凸起41上开设有多个呈环状分布的盖沉头孔42，盖沉头孔42用于穿过连接螺钉；所述塑料盖4中心开设有圆形开孔43，所述塑料盖背面边缘设有唇缘44，所述唇缘44用于插入至所述圆条形凹槽34内。
27.进一步的，所述圆环形本体架的环面上由内向外开设有三圈呈环形分布的圆形凹槽12。
28.进一步的，所述架辐条14和盖辐条22的数量均为八个，架辐条14和盖辐条22的外形呈拱形，所述拱形为矩形和半圆形的组合，所述架辐条14及盖辐条22的圆孔的圆心与半圆形的圆心重合。
29.进一步的， 所述圆形凹槽12内安放有永磁体材料。模拟永磁体在所述铜架1中三圈圆形凹槽12各自的摆放位置以及个数，得到能够产生最均匀磁场的排列组合方式。
30.进一步的，所述永磁体材料为钐钴磁铁。
31.按照模拟结果将永磁体依次摆放在铜架的三圈圆形孔中,再将所述塑料架、铜架、铜盖和塑料盖按图9所示配合安装，即得到一套磁场产生装置,沿此装置的轴线磁场方向再配合安装另一套方向相同的磁场产生装置，则能够在两套装置的公共轴线中心处产生均匀度如图10的磁场梯度分布。两套安放装置中的摆放方向一致，使得产生的磁场方向一致，所述两套装置按照永磁体摆放方位对齐平行安置，即在公共轴线处即能够得到均匀磁场。
32.以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。