冷原子干涉测量屏蔽

冷原子干涉测量屏蔽 - 磁屏蔽

本磁屏蔽系统采用高磁导率坡莫合金(MuMETAL®/1J85) 制成多段圆柱形结构。它直接套设在冷原子干涉仪的干涉区域外围,以衰减外部磁场。基于有限元分析(FEA)模型进行优化设计,旨在达到10³量级的磁场衰减因子

对于长基线或更高精度的需求,系统还可集成主动磁场补偿线圈。通过在3D打印的骨架上设计多层线圈,可在屏蔽罩内部精确生成所需的均匀磁场和线性梯度磁场,将残余磁场波动降至最低


  • μGal级精度保障:有效抑制地磁场及环境杂散磁场的干扰,消除由磁场引起的系统误差和噪声,确保达到μGal级(10⁻⁶ m/s²)的测量精度。

  • 模块化分段设计:采用薄板卷曲焊接成段、再逐段拼接的成熟工艺,可灵活适配不同基线长度的干涉仪,便于运输、安装与维护

  • 经权威机构验证:在中国科学院等顶尖机构的原子干涉仪上,该系统已提供长达700mm、不均匀度<4nT的均匀磁场区域,满足原子干涉测量的严苛需求

  • 兼容主动磁补偿:系统设计预留空间,可集成磁场补偿与锁定线圈。在被动屏蔽基础上,进一步通过主动控制将10米长的轴向残余磁场压缩至8.0 nT(峰峰值)


  • 极低的残余磁场:在10米长的基线原子干涉仪中,残余磁场可低至<4 nT;在11.4米长的三层屏蔽+主动补偿系统中,轴向残余磁场可压缩至8.0 nT(峰峰值)

  • 极高的磁场均匀性:在长达700mm的干涉区域内,磁场不均匀度<4nT;在8米范围内,纵向不均匀性可低至<2.5 nT/m

  • 可靠的系统稳定性:配合精密的退磁工艺,消除材料剩磁,确保屏蔽系统长期稳定工作。

  • 经验证的屏蔽效能:MAIUS-1探空火箭任务中的三层磁屏蔽系统,提供了至少1000的屏蔽因子


指标项目参数 / 详情
屏蔽材料高磁导率坡莫合金(MuMETAL® / 1J85)
相对磁导率一般 2×10⁴ – 2×10⁵
屏蔽结构多段拼接式圆柱形2-3层
均匀磁场区域长度≥700 mm
磁场不均匀度<4 nT
残余磁场(10米基线)<4 nT
轴向不均匀性(8米范围)<2.5 nT/m
主动补偿后残余磁场8.0 nT(峰峰值) (10米轴向)
磁场衰减因子~10³(优化设计目标)
屏蔽因子(MAIUS-1)≥1000
工作温度室温(标准);可选配低温坡莫合金(Cryoperm® 10)
主动补偿(可选)可集成磁场补偿与锁定线圈
定制能力按干涉仪基线长度、直径、屏蔽层数及可移动需求定制


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