[發明專利]氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置及其制作方法

在審

• 申請號: 202010213826.1
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111312497A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 潘志兵;謝勇輝;帥濤;陳鵬飛;裴雨賢;潘曉燕;趙陽;林傳富
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海天文臺
• 主分類號: H01F27/30
• 分類號: H01F27/30;H01F41/06;G04F5/14;G06F30/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其安裝于一氫原子鐘的諧振腔的外側，其特征在于，包括一支撐骨架(1)、貼合繞設于所述支撐骨架(1)上且位于一電流輸入端(3)和一電流輸出端(4)之間的多段式線圈，所述的多段式線圈包括多段由同一根漆包線順延而成但彼此間隔開的單層的線圈(2)，多段式線圈的各段線圈(2)的直徑相等，所述多段式線圈的最優化參數包括每段線圈(2)的長度、每段線圈(2)的匝數以及每兩段相鄰的線圈(2)之間的間距，其按最佳磁場均勻度進行設計，以提高多段式線圈的磁場均勻度。

2.根據權利要求1所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其特征在于，所述多段式線圈的最優化參數還包括多段式線圈的總段數和多段式線圈的總長度，且所述最優化參數由電磁場仿真軟件計算得到。

3.根據權利要求2所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其特征在于，所述多段式線圈的總段數為5、6、7、8或9。

4.根據權利要求3所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其特征在于，所述多段式線圈的總段數為7，多段式線圈的總長度為190mm，多段式線圈的線圈(2)的直徑為102mm，每段線圈(2)的長度為18.5mm-21mm，每段線圈(2)的匝數通過不同緊密程度的繞制方式進行調節，每兩段相鄰的線圈(2)之間的間距為6.5mm-11mm。

5.根據權利要求1所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其特征在于，每兩段相鄰的線圈(2)之間均通過互聯線(5)串聯。

6.根據權利要求5所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其特征在于，所述互聯線(5)是每兩段相鄰的線圈(2)的漆包線的自然延順。

7.根據權利要求1所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置，其特征在于，每段線圈(2)的兩側邊緣均通過環氧樹脂(6)固定在所述支撐骨架(1)上。

8.一種氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置的制作方法，其特征在于，包括：

步驟S1：設計一多段式線圈，該多段式線圈包括多段由同一根漆包線順延而成但彼此間隔開的單層的線圈(2)，包括：

步驟S11：根據一氫原子鐘的諧振腔的直徑和高度確定一支撐骨架(1)的直徑和高度，進而確定繞設于其上的所述多段式線圈的每段線圈(2)的直徑，每段線圈(2)的直徑相等；

步驟S12：確定所述多段式線圈的線圈(2)的漆包線的直徑，漆包線直徑為0.3mm或者0.5mm；

步驟S13：所述多段式線圈的最優化參數包括：多段式線圈的總段數、多段式線圈的總長度、每段線圈(2)的長度、每段線圈(2)的匝數、每兩段相鄰的線圈(2)之間的間距，由電磁場仿真軟件計算并按最佳磁場均勻度進行設計得到所述多段式線圈的最優化參數，以提高所述多段式線圈的磁場均勻度；

步驟S2：采用所述步驟S12中的漆包線，按照所述步驟S13中的最優化參數，在所述支撐骨架(1)上繞制多段所述的線圈(2)以形成所述多段式線圈，并采用每兩段相鄰的線圈(2)的漆包線的自然延順作為互聯線(5)來串聯所述線圈(2)，每段線圈(2)的兩側邊緣均通過環氧樹脂(6)固定在支撐骨架(1)上，在多段式線圈的兩端分別引出電流輸入端(3)和電流輸出端(4)；

步驟S3：將所述步驟S2中的多段式線圈安裝在所述諧振腔的外側，以產生超高磁場均勻度的C場。

9.根據權利要求8所述的氫原子鐘的多段線圈式超均勻C場產生裝置的制作方法，其特征在于，所述C場在原子儲存泡區域的中心軸線上的磁場均勻度為99％以上。