一种应用于空间氢钟的C场组件设计

基于零磁环境下,以空间主动氢脉泽对C场组件实际功能要求为设计依据,首先借助电磁理论,同时兼顾工程设计确定中心场及补偿场线圈的绕制方法及圈数;其次通过通电螺线圈的经验公式计算获得目标均匀静磁场所需要的稳恒电流;最后借助仿真优化及实验验证,确定中心场及补偿场线圈电流分别为0.378m A和0.259m A时可实现小于1%的场不均匀度,由此引起的氢钟磁场不均匀频移可以忽略。

空间主动型氢脉泽多段式C场设计与仿真分析

为降低氢脉泽由C场不均匀导致的跃迁频率相对变化率,提出了三段螺线管和四组线圈两种C场组件设计方式。利用轴线上磁场的高阶展式计算了L=0.05~0.5的三段螺线管构造匀强磁场时的安匝比以及螺线管间距,并选择L=0.2~0.45的三段螺线管进行了磁场的有限元分析,给出了不同宽度的三段螺线管磁场非均匀度分布。其中L=0.45的三段螺线管在储存泡区域的最大非均匀度为0.105%,相应的跃迁频率相对变化率为1.02×10^(-13)。采用相同的方法计算了四组线圈以及五组线圈构造匀强磁场时线圈间的安匝比和间距,并对线圈内的磁场进行了有限元仿真,给出了非均匀度分布,四组线圈式C场筒内磁场在储存泡区域的非均匀度最大值为0.066%,相应的跃迁频率相对变化率为6.42×10^(-14)。