[發(fā)明專利]一種銫束管磁屏蔽及銫原子鐘磁敏感度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310196790.4
• 申請(qǐng)日: 2023-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116401822A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軍;陳江;劉志棟;王驥;楊煒;成大鵬;鄭寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高會(huì)允

1.一種銫束管磁屏蔽及銫原子鐘磁敏感度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下八個(gè)步驟：

步驟(一)銫束管(1)的管殼(11)的內(nèi)部中央位置處設(shè)置微波腔(2)；管殼(11)內(nèi)部、微波腔(2)兩側(cè)設(shè)置態(tài)制備器(4)和態(tài)檢測(cè)器(5)；

在微波腔(2)與態(tài)制備器(4)、態(tài)檢測(cè)器(5)之間設(shè)置多層磁屏蔽結(jié)構(gòu)；在態(tài)制備器(4)、態(tài)檢測(cè)器(5)與管殼(11)之間設(shè)置多層磁屏蔽結(jié)構(gòu)；

確定每個(gè)屏蔽層的參數(shù)初始值；

步驟(二)根據(jù)磁屏蔽設(shè)計(jì)與磁屏蔽效能之間關(guān)系，得出每層磁屏蔽結(jié)構(gòu)的磁屏蔽效能設(shè)計(jì)值、磁屏蔽內(nèi)空間的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)值以及總的磁屏蔽效能設(shè)計(jì)值；

步驟(三)根據(jù)總的磁屏蔽效能值與C場(chǎng)區(qū)域內(nèi)剩磁之間關(guān)系，得出銫原子鐘銫束管微波腔C場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的剩余磁場(chǎng)設(shè)計(jì)值；

步驟(四)根據(jù)銫原子鐘磁敏感度與磁場(chǎng)之間的關(guān)系，得出銫原子鐘磁敏感度設(shè)計(jì)值；

步驟(五)以銫原子鐘磁敏感度要求值及銫原子鐘使用環(huán)境的磁場(chǎng)要求值為依據(jù)，根據(jù)銫原子鐘磁敏感度與磁場(chǎng)之間的關(guān)系，得出銫原子鐘銫束管微波腔C場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的剩余磁場(chǎng)設(shè)計(jì)值；

步驟(六)判斷銫原子鐘磁敏感度設(shè)計(jì)值與要求值之間的大小；當(dāng)銫原子鐘磁敏感度的設(shè)計(jì)值小于或等于要求值時(shí)，說(shuō)明磁屏蔽設(shè)計(jì)滿足銫原子鐘磁敏感度的要求，否則重新步驟(一)至(六)，直到磁屏蔽設(shè)計(jì)滿足銫原子鐘磁敏感度的要求為止；

步驟(七)根據(jù)步驟(六)中磁屏蔽設(shè)計(jì)滿足銫原子鐘磁敏感度的要求的結(jié)果，步驟(二)中結(jié)果，以態(tài)制備器和態(tài)檢測(cè)器所在區(qū)域磁場(chǎng)的要求值為依據(jù)，判斷態(tài)制備器和態(tài)檢測(cè)器所在區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)值與要求值之間的大小；當(dāng)態(tài)制備器和態(tài)檢測(cè)器所在區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)值小于等于對(duì)應(yīng)要求值時(shí)，則磁屏蔽設(shè)計(jì)滿足態(tài)制備器和態(tài)檢測(cè)器的磁場(chǎng)要求，否則重新步驟(一)至(七)，直到磁屏蔽設(shè)計(jì)滿足態(tài)制備器和態(tài)檢測(cè)器的磁場(chǎng)要求為止；

步驟(八)根據(jù)步驟(七)中磁屏蔽設(shè)計(jì)滿足態(tài)制備器和態(tài)檢測(cè)器的磁場(chǎng)要求的結(jié)果，對(duì)磁屏蔽設(shè)計(jì)開(kāi)展磁屏蔽及磁敏感度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)改變磁屏蔽參數(shù)進(jìn)行參數(shù)迭代優(yōu)化，根據(jù)步驟(一)至步驟(七)，并結(jié)合銫束管或銫原子鐘的其他設(shè)計(jì)要求，確定得出一組優(yōu)化后的磁屏蔽參數(shù)設(shè)計(jì)值作為最終的磁屏蔽參數(shù)設(shè)計(jì)值。

2.如權(quán)利1要求所述的一種銫束管磁屏蔽及銫原子鐘磁敏感度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述總的磁屏蔽效能設(shè)計(jì)值為g：

其中：g為總的磁屏蔽效能；m為磁屏蔽層的總層數(shù)；H₀為最外層磁屏蔽層外部的環(huán)境磁場(chǎng)大小；H_m為最內(nèi)層磁屏蔽層內(nèi)部空間的磁場(chǎng)大小，g_i為第i層磁屏蔽層的磁屏蔽效能，且：

其中H_i0為第i層磁屏蔽層外部的磁場(chǎng)大小；H_i2為第i層磁屏蔽層內(nèi)空間的磁場(chǎng)大小；μ_i1為第i層磁屏蔽層的相對(duì)磁導(dǎo)率；μ_i2為第i層磁屏蔽層內(nèi)空間材料的相對(duì)磁導(dǎo)率；l_i1為第i層磁屏蔽層的長(zhǎng)度；l_i2為第i層磁屏蔽層內(nèi)空間長(zhǎng)度；S_i1為第i層磁屏蔽層等效圓截面積；S_i2為第i層磁屏蔽層內(nèi)空間的等效圓截面積。