矩形线圈和圆形线圈屏蔽环境磁场的效能比较研究

董全林， 刘雪萍， 范运强， 徐晓斌， 宋凝芳， 张春熹

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191）

矩形线圈和圆形线圈屏蔽环境磁场的效能比较研究

董全林， 刘雪萍， 范运强， 徐晓斌， 宋凝芳， 张春熹

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191）

研究了用3组轴线相互垂直的线圈组成的磁场屏蔽系统。通过毕奥-萨伐尔定律并借助Matlab软件，分析比较了矩形线圈和圆形线圈两种屏蔽系统的磁场分布情况。实验数据表明矩形线圈屏蔽系统的性能要略优于圆形线圈屏蔽系统。其结论可应用与原子陀螺、电子显微镜等器件的设计中。

计量学；地磁补偿；磁场屏蔽；矩形系统；圆形系统

1 引 言

在冷却和俘获原子实验中，除了反Helmholtz线圈提供的对称磁场，在切断线圈电流背景磁场关闭之后，原子团还受到地磁场等杂散磁场的影响［1］，使运动电荷发生偏转、原子能级发生分裂，给实验带来不容忽视的误差［2，3］，因此必须补偿环境磁场。

磁场屏蔽是电磁屏蔽的难点。由于磁场是矢量，许多实验中提出用3组轴线相互垂直的线圈共同作用，以不同方向产生的磁场与外磁场矢量叠加［4～5］。给线圈通以适当的电流，使叠加处的线圈激励磁场和环境磁场大小相等方向相反，从而补偿环境磁场，使预屏蔽区域达到零磁场效果。

在一定范围内，环境磁场可近似为均匀磁场，屏蔽系统的作用即产生尽量均匀的磁场，所以应在产生均匀磁场方面对屏蔽系统进行优化。……