[發明專利]一種矢量磁體結構

在審

• 申請號: 202010418744.0
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111554467A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 梅恩銘;吳巍;梁羽;陳玉泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉美麗

本發明涉及一種矢量磁體結構，該磁體結構包括第一線圈、第二線圈和/或第三線圈；所述第一線圈采用一對極頭沿X軸方向放置的DCT二極線圈，用以產生沿X軸方向分布的Bx矢量磁場；所述第二線圈采用一對極頭沿Y軸方向放置的DCT二極線圈，用于產生沿Y軸方向分布的By矢量磁場，其中，所述第二線圈設置在所述第一線圈外側，使其空間上呈現所述第二線圈包覆所述第一線圈的結構；所述第三線圈，用于產生沿Z軸方向分布的Bz矢量磁場。本發明適用于高精度大樣品矢量場要求的科研領域。

技術領域

本發明涉及一種磁體結構，特別是關于一種矢量場磁體結構。

背景技術

在材料科學研究中，材料物性的多物理場耦合分析是多學科交叉研究的一大熱門方向。隨著科學技術的發展，除了對材料本征的力學結構特性分析外，電磁耦合分析是一重要分支，它是給受測樣品提供一背景電磁場，對于某些具有磁各向異性的材料，通常還需要在研究過程中改變樣品與磁場方向的夾角，過程實現方式有：固定方向磁場+樣品旋轉或固定樣品+磁場方向旋轉。

矢量磁體是能夠產生方向可旋轉磁場的一種磁體。矢量磁體通過靜態地電流控制而非機械結構旋轉的方法實現磁場方向的旋轉，這為實驗提供了許多可能性。矢量場磁體是由三維坐標系中非同向的兩對或三對二極磁體組合而成，如圖1～圖4所示，目前市場上的矢量磁體所用二極磁體結構，常見的有螺線管對、跑道線圈對以及馬鞍型線圈對組成的二極磁體。

上述不同類型的二極磁體在組合過程中，需要設計較復雜的骨架起到支撐各線圈之間的位置分布及裝配，優點是易于實現，技術成熟，缺點是磁體體積大，激磁效率較低，好場區范圍小，精度差，如要求具有圓柱樣品通道的螺管型二極磁體，場質量好于±3.5％的區域球半徑只有21mm，擁有相同規格樣品通道的跑道型二極磁體好場區范圍更小。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種結構緊湊，樣品空間大，好場區大且分辨率高的矢量場磁體結構。

為了解決上述問題，本發明采用的技術方案為：一種矢量磁體結構，該磁體結構包括第一線圈、第二線圈和/或第三線圈；

所述第一線圈采用一對極頭沿X軸方向放置的DCT二極線圈，用以產生沿X軸方向分布的Bx矢量磁場；

所述第二線圈采用一對極頭沿Y軸方向放置的DCT二極線圈，用于產生沿Y軸方向分布的By矢量磁場，其中，所述第二線圈設置在所述第一線圈外側，使其空間上呈現所述第二線圈包覆所述第一線圈的結構；

所述第三線圈，用于產生沿Z軸方向分布的Bz矢量磁場；

其中，XYZ為笛卡爾坐標系，Z軸為所述DCT二極線圈的中心軸方向，所述DCT 二極線圈極頭方向為Y軸，所述DCT二極線圈極間對稱面上垂直于Z軸的方向為X 軸。

上述的矢量磁體結構，進一步地，所述第三線圈放置在所述第二線圈外側組成矢量磁體，空間結構上呈現套于所述第一線圈和第二線圈的線圈組合；

或者所述第三線圈與第一線圈和第二線圈同骨架，所述第三線圈在軸向加持所述第一線圈和第二線圈組成矢量磁體；

或者所述第三線圈內嵌于所述第一線圈內部組成矢量磁體。

上述的矢量磁體結構，進一步地，所述第三線圈采用螺管型磁體、跑道型磁體或馬鞍型磁體。

上述的矢量磁體結構，進一步地，所述DCT二極線圈包括由兩個單極線圈圍設成的筒式電磁線，所述筒式電磁線固化在骨架上形成筒式磁體結構，所述單極線圈之間串聯連接；其中，每一所述單極線圈包括間隔環繞設置的N匝電磁線圈，其中，N為整數，是設定的單極線圈的總電磁線匝數。