一种获取均匀轴向磁场的装置的制作方法

本技术涉及原子钟，尤其涉及一种获取均匀轴向磁场的装置。

背景技术：

1、时间的计量水平是随时代的进步而不断发展的，人们总是在探索精密且稳定的计时设备。从最初的maxwell和kelvin两人提出利用原子跃迁计量时间的设想，逐步发展到利用原子跃迁谱线实现原子频率的可控性，在逐步的实验以及探究过程中，原子钟应运而生。原子钟是目前最精确的时间频率标准，在航天事业、通讯行业、国防军事、生产导航等领域发挥着重要的作用。

2、激光冷却技术通过降低原子运动速度，极大延长了原子相干时间，同时也实现了对原子谱线多普勒本底的有效抑制。激光冷却技术的实用新型，也促进了冷原子钟的快速发展。随着社会的进步和国计民生的需求增长，对原子钟提出了高集成度、高可靠性等要求。漫反射冷原子钟将原子冷却、电磁场原子相互作用及原子探测都集中在同一区域，相比于传统喷泉等冷原子钟更具有产业化优势。

3、漫反射冷原子钟的物理系统主要由微波腔、真空系统、c场(外加轴向磁场)和磁屏蔽系统等组成。其中，c场主要是为漫反射冷原子钟物理系统提供一种均匀的静磁场，此轴向磁场的范围一般控制在200nt-300nt之间。c场的作用主要是为原子介质提供量子化轴，以激励0-0跃迁，同时也是实现了原子能级的塞曼分裂。

4、一般来说，具有均匀螺距的螺旋线圈的轴向磁场通常是呈抛物线式分布，中心磁场明显高于两边的磁场。c场的设计要求是轴向磁场分布要均匀且磁场的波动不能超过2nt，只有一个螺旋线圈通常满足不了设计要求，因此以往的c场设计是在主线圈两端加入了两个补偿线圈来控制轴向位置的磁场。在具体的实验操作过程中，需要考虑主线圈和两个补偿线圈的匝数以及各自通入电流的设定值，需要通过不断调试三个线圈的电流来获得比较均匀的轴向磁场均匀，因此调整均匀轴向磁场的过程比较繁琐。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种获取均匀轴向磁场的装置，通过控制单一线圈的疏密以及线圈缠绕半径来获得均匀轴向磁场，简化操作步骤，节省操作时间成本。

2、为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种获取均匀轴向磁场的装置，其包括线圈筒和线圈，所述线圈呈螺旋形缠绕固定于所述线圈筒的外壁。

4、所述线圈包括沿其轴向依次连接的第一螺线段、第二螺线段和第三螺线段，所述第一螺线段的匝数密度与所述第三螺线段的匝数密度一致，所述第二螺线段的匝数密度小于所述第一螺线段的匝数密度，所述第一螺线段的轴向长度与所述第三螺线段的轴向长度一致，所述第二螺线段的轴向长度大于所述第一螺线段的轴向长度。

5、优选地，所述第一螺线段的匝数密度为所述第二螺线段匝数密度的5～7倍，所述第二螺线段的轴向长度为所述第一螺线段轴向长度的10～15倍。

6、优选地，所述第一螺线段的匝数密度为0.5匝/毫米～1.4匝/毫米，所述第二螺线段的匝数密度为0.1匝/毫米～0.2匝/毫米；所述第一螺线段的轴向长度为6毫米～10毫米，所述第二螺线段的轴向长度为60毫米～150毫米。

7、优选地，所述第一螺线段的匝数密度为0.91匝/毫米，所述第二螺线段的匝数密度为0.15匝/毫米或者0.13匝/毫米；所述第一螺线段的轴向长度为8毫米，所述第二螺线段的轴向长度为100毫米。

8、优选地，所述第一螺线段具有第一缠绕半径，所述第二螺线段具有第二缠绕半径，所述第三螺线段具有第三缠绕半径；所述第一缠绕半径与所述第三缠绕半径相等，所述第二缠绕半径等于或小于所述第一缠绕半径。

9、优选地，所述第一缠绕半径、所述第二缠绕半径、所述第三缠绕半径分别为59毫米～61毫米。

10、优选地，所述第一缠绕半径、所述第二缠绕半径、所述第三缠绕半径均为60毫米。

11、优选地，所述第一缠绕半径与所述第三缠绕半径均为60毫米，所述第二缠绕半径为59.75毫米。

12、优选地，所述线圈筒的外壁设有呈螺旋形延伸的螺纹槽，所述螺纹槽包括依次设置的第一螺纹槽段、第二螺纹槽段和第三螺纹槽段，所述第一螺纹槽段的结构与所述第一螺线段的结构相匹配，所述第一螺线段缠绕固定于所述第一螺纹槽段内；所述第二螺纹槽段的结构与所述第二螺线段的结构相匹配，所述第二螺线段缠绕固定于所述第二螺纹槽段内；所述第三螺纹槽段的结构与所述第三螺线段的结构相匹配，所述第三螺线段缠绕固定于所述第三螺纹槽段内。

13、优选地，所述第一螺纹槽段、所述第二螺纹槽段、所述第三螺纹槽段的螺纹槽深度分别为0.6毫米～1.20毫米。

14、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过控制单一线圈不同螺纹段的疏密、轴向长度以及线圈缠绕半径来获得均匀轴向磁场，满足原子钟系统的外加轴向磁场(c场)需求，能够简化操作步骤，节省操作时间成本。

技术特征：

1.一种获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：包括线圈筒和线圈，所述线圈呈螺旋形缠绕固定于所述线圈筒的外壁；

2.如权利要求1所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一螺线段的匝数密度为所述第二螺线段匝数密度的5～7倍，所述第二螺线段的轴向长度为所述第一螺线段轴向长度的10～15倍。

3.如权利要求2所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一螺线段的匝数密度为0.5匝/毫米～1.4匝/毫米，所述第二螺线段的匝数密度为0.1匝/毫米～0.2匝/毫米；所述第一螺线段的轴向长度为6毫米～10毫米，所述第二螺线段的轴向长度为60毫米～150毫米。

4.如权利要求3所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一螺线段的匝数密度为0.91匝/毫米，所述第二螺线段的匝数密度为0.15匝/毫米；所述第一螺线段的轴向长度为8毫米，所述第二螺线段的轴向长度为100毫米。

5.如权利要求1所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一螺线段具有第一缠绕半径，所述第二螺线段具有第二缠绕半径，所述第三螺线段具有第三缠绕半径；所述第一缠绕半径与所述第三缠绕半径相等，所述第二缠绕半径等于或小于所述第一缠绕半径。

6.如权利要求5所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一缠绕半径、所述第二缠绕半径、所述第三缠绕半径分别为59毫米～61毫米。

7.如权利要求6所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一缠绕半径、所述第二缠绕半径、所述第三缠绕半径均为60毫米。

8.如权利要求6所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一缠绕半径与所述第三缠绕半径均为60毫米，所述第二缠绕半径为59.75毫米。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述线圈筒的外壁设有呈螺旋形延伸的螺纹槽，所述螺纹槽包括依次设置的第一螺纹槽段、第二螺纹槽段和第三螺纹槽段，所述第一螺纹槽段的结构与所述第一螺线段的结构相匹配，所述第一螺线段缠绕固定于所述第一螺纹槽段内；所述第二螺纹槽段的结构与所述第二螺线段的结构相匹配，所述第二螺线段缠绕固定于所述第二螺纹槽段内；所述第三螺纹槽段的结构与所述第三螺线段的结构相匹配，所述第三螺线段缠绕固定于所述第三螺纹槽段内。

10.如权利要求9所述的获取均匀轴向磁场的装置，其特征在于：所述第一螺纹槽段、所述第二螺纹槽段、所述第三螺纹槽段的螺纹槽深度分别为0.6毫米～1.20毫米。

技术总结本技术提供一种获取均匀轴向磁场的装置，其包括线圈筒和线圈，线圈呈螺旋形缠绕固定于线圈筒外壁的螺纹槽内。线圈包括沿其轴向依次连接的第一螺线段、第二螺线段和第三螺线段，第一螺线段的匝数密度与第三螺线段的匝数密度一致，第二螺线段的匝数密度小于第一螺线段的匝数密度，第一螺线段的轴向长度与第三螺线段的轴向长度一致，第二螺线段的轴向长度大于第一螺线段的轴向长度；第一缠绕半径与第三缠绕半径相等，第二缠绕半径等于或小于第一缠绕半径。本技术通过控制单一线圈不同螺纹段的疏密、轴向长度以及线圈缠绕半径来获得均匀轴向磁场，满足原子钟系统的外加轴向磁场（C场）需求，能够简化操作步骤，节省操作时间成本。技术研发人员：李转霞,董功勋,常彦波,苗一鸣,徐斌,赵鑫,屈求智受保护的技术使用者：凯瑟斯技术（杭州）有限公司技术研发日：20231228技术公布日：2024/7/29