铷原子频标磁致频移相关问题研究

长期稳定度是评价铷原子频标性能的一项关键指标．物理系统内部静磁场（C场）稳定性引起的磁致频移与铷频标长期稳定度有关．利用⁸⁷Rb原子基态磁敏跃迁频率与轴向外加磁场的线性关系,测量了铷频标物理系统内部磁场强度,并计算了铷频标物理系统磁屏蔽筒轴向磁屏蔽因子约为3 828．实验结果表明磁屏蔽筒有效地降低了地磁场日波动对铷频标物理系统内部C场的影响,使磁致频移控制在合理范围内．     

基于人工神经网络在线学习方法优化磁屏蔽特性参数

磁屏蔽在磁场敏感的装置如原子钟、原子干涉仪等精密设备中发挥重要的作用,在变化外磁场下的某个磁屏蔽内部剩余磁场,可以通过Jiles-Atherton磁滞模型和磁屏蔽系数计算得出,根据计算结果可以进行主动补偿来抵消内部磁场的改变.然而实际应用中磁滞模型中五个与磁屏蔽相关的参数以及磁场衰减的两个参数的准确值的获得是比较困难的,通常根据实测磁滞回线人工匹配调节参数会花费大量时间且很难确保最终参数是全局最优值.基于人工神经网络的机器学习方法已经成为一种对复杂模型进行参数优化的有效手段,得益于现代计算机强大的运算能力,该过程通常远远快于人工参数调节,并有更大概率找到全局最优值,获得优于手工调节的参数值.本文利用人工神经网络在线机器学习的方法,对磁滞模型的五个参数与磁屏蔽的另外两个屏蔽相关参数进行优化测定,并对模拟卫星磁场环境下磁屏蔽内剩余磁场进行预测.通过实际测量屏蔽筒内剩余磁场与预测值比对,发现通过机器学习方法得到的磁屏蔽特性参数优于手动找到的参数,且所用时间大大缩短.该结果不仅有助于更好地进行磁场补偿,用于冷原子系统参数优化调整,更重要的是验证了神经网络在多参数物理系统中的应用,可以使其他多参数共同作用的物理实验进行最优参数的快速确定.     

NbTi超导磁屏蔽管的研究

对置于磁体中的 NbTi 超导磁屏蔽管进行了实验研究,检测了磁体中超导磁屏蔽管的磁屏蔽能力.结果表明由整块 NbTi 材料做成的超导磁屏蔽管屏蔽能力是不高的,并且其磁屏蔽能力随外磁场升场速度的增大而降低.还测量了超导磁屏蔽管内冻结磁场分布,得到了超导磁屏蔽管冻结磁场分布的一些实验规律,实验结果表明,置于磁体中的超导磁屏蔽管不具备使磁场分布更加均匀的能力,这与某些文献的理论预测不一致.     

超导腔垂直测量系统中的磁屏蔽

简要介绍空间磁场对纯铌超导加速腔性能的影响,以及在超导腔垂直测量时对空间磁场进行有效屏蔽的方法.由于多数磁性材料对应力和温度变化非常敏感,而且国内缺乏在低温下相关磁屏蔽材料性能的数据,为此对8种国产铁磁和软磁材料在低温下的初始磁导率进行了测量,并给出了相应的测试结果.最后介绍了作者研制的1.3GHz超导腔垂直测量低温恒温器内置式磁屏蔽装置及其性能.     

应用于超导重力测量的磁屏蔽系统研究

在高精度超导重力磁悬浮系统中，高效屏蔽外界磁场干扰是实现高精度重力测量的关键，尤其对于无处不在的地磁场干扰问题。根据不同材料的屏蔽特性，分析了地磁场对超导重力测量的影响，利用ANSYS Maxwell 3D建立了以地磁场为背景的屏蔽模型，对屏蔽体不同材料、厚度、高度、直径等关键参数进行了分析及优化，并设计了多层复合屏蔽结构，屏蔽效能可达65 dB以上，满足重力信号的高精度测量需求，研究结果对于高精度超导重力测量装置的磁屏蔽设计具有重要的实际指导意义。     

弱磁材料磁测线圈的设计

一、引 言 测量磁化率的仪器和装置是多种多样的[1,2].提高测量灵敏度,尤其对弱磁性材料,是一个十分重要的问题.提高冲击法测磁灵敏度的主要途径有;选用灵敏的积分器,增加磁场以及合理地制作测量线圈.本文仅就后者进行讨论. 二、测量线圈 在一般冲击法测量弱磁材料磁性的装置中     

磁光光学双稳态

本文报道一种磁光光学双稳态装置。该装置使用的磁光调制器是由新型磁性玻璃并经特殊设计而成,用该装置完成了光学双稳态实验,并对双稳特性及其有关参数进行了测量,测量结果与理论分析基本相符。     

HL-2M装置周边磁场分布及NBI束线磁屏蔽分析

采用电磁场模拟软件CST Studio中的电磁工作室计算了HL-2M装置纵向和极向场线圈在装置周边的磁场时空分布。计算结果表明,在中性束注入器中性化室及离子源引出区域的磁场超过2-10^-3T,需要在注入器的中性化和离子源区域采用磁屏蔽结构。利用CST软件模拟计算了基于纯铁材料的NBI 注入器离子源及中性化区域的磁屏蔽罩内的磁场分布。     

磁熵变测量实验装置

简述了磁熵概念及磁熵变测量原理,介绍了应用于教学的磁熵变测量实验装置.利用该装置测量了金属钆在0～50℃温度范围,最大磁场为2T的等温磁化曲线,计算了不同温度下的磁熵变.     

没有热效应的新型磁光测试装置

介绍了一种新型的磁光测试装置.根据法拉第磁致旋光效应,使用永磁片代替以往通电螺线圈产生磁场,不会产生热量,可以消除热效应对磁光介质费尔德常量的影响.通过实验测出这种磁场的分布特点,给出该装置的调节方法,并测出292 K温度下LaK2,LaK3,Tb20,Tb25,ZF6玻璃的费尔德常量.本实验为地磁成像技术提供了实验数据,并推动了该研究的进展.     

交变电流调制下磁光材料介电常数对螺线管内部轴向磁场的影响

基于磁光调制的方位测量系统的关键技术是磁光调制技术,交变电流驱动的含磁光材料螺线管内轴向磁场的精确表达至关重要,但是目前关于磁光材料参数特性对磁场的影响研究甚少。以磁光材料TGG晶体为例,研究了TGG介电常数变化对螺线管内部轴向交变磁场的影响。首先,当螺线管内部磁光材料的介电常数不变时,利用麦克斯韦方程建立正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场模型;然后根据TGG的材料构成,通过分子模拟软件VASP获得TGG的介电常数随调制信号频率变化的函数;最后将此变化函数引入到已经建立的交变磁场模型中,获得TGG介电常数变化对正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场的影响。结果表明:随着调制信号频率的增加,TGG晶体的介电常数减小,造成螺线管内部轴向磁场幅值衰减变缓、磁场相移衰减中的急速衰减阶段提前,且衰减速率更快。该研究思路与方法为进一步研究磁光材料对螺线管内部磁场、方位失调角测量精度的影响提供了参考。     

巨磁阻抗效应实验研究

利用物理实验室中常见的设备,搭建了一组巨磁阻抗效应实验装置,测量了在不同轴向外磁场及不同频率下钴基非晶态软磁合金细丝的阻抗.阻抗实部虚部均随外磁场增大迅速减小,而随频率增大缓慢增大.与交流阻抗的电磁理论比较,该实验结果与理论一致.实验观察到在40 MHz的频率、10 mT外磁场中阻抗变化达80%.根据数据和理论公式拟合,发现材料复磁导率随磁场强度增大迅速减小.     

塞曼激光陀螺磁屏蔽设计与实现

为提高塞曼激光陀螺精度,分析了塞曼激光陀螺磁的磁敏感特性,指出敏感轴方向是塞曼激光陀螺的最大磁灵敏度方向,该方向为产生磁误差的主要方向。研究了低频磁场屏蔽理论与加工工艺关键技术,结合激光陀螺的环境适应性要求,实现了固态激光陀螺磁屏蔽结构。在三轴磁试验台上进行了陀螺磁敏感性测试,陀螺磁灵敏度值减少到原来的1/1000,实测系数达到2.0(°)/(h.mT),该值满足中等精度激光陀螺的实用要求。     

用磁致旋光效应估测二维磁场分布

为了克服现有测量磁场方法只能单点测量的局限性,基于法拉第磁光效应原理,提出利用磁致旋光估测磁场的方法,提高了磁场测量的效率,获得了磁场的直观分布.建立磁致旋光估测磁场的实验装置,测量了永磁体的磁场,用CCD采集了偏振光通过磁场的图像,通过程序处理可获得磁铁产生的局部磁场二维分布图,并可求得二维分布图上任意点的磁感应强度.     

塞曼调制磁旋转光谱技术在磁场测量中的应用

首次提出采用塞曼调制－磁旋转光谱技术制成ＮＯ２分子磁场计的可能性．并对不同进场下，ＮＯ２分子塞曼调制磁旋转光谱１６８４６．２０ｃｍ－１谱线强度进行了测量，提出了这种新型磁强计的设计原理，并阐述了该磁强计的特点．     

塞曼调制磁旋转光谱技术在磁场测量中的应用

首次提出采用塞曼调制-磁旋转光谱技术制成NO₂分子磁场计的可能性.并对不同进场下,NO₂分子塞曼调制磁旋转光谱16846.20cm^-1谱线强度进行了测量,提出了这种新型磁强计的设计原理,并阐述了该磁强计的特点.     

温度敏感型磁流体热磁对流特性研究

建立了描述外磁场作用下温度敏感型磁流体热磁对流特性的数学模型,数值模拟了回路中热磁对流的流动与传热特性.搭建了磁流体热磁对流回路装置,采用粒子示踪测速技术(PIV)测量了磁流体的流速,用热电偶测量了磁流体的温度分布.通过实验值和数值模拟结果,分析了不同磁场大小、不同热负荷,以及不同冷却温度下回路的运行特性.     

测量磁致伸缩系数实验的改进

采用电阻应变片配合UJ31型电位差计进行镍的磁致伸缩系数的测定,使学生在初步掌握“电位差计”及“灵敏电流计特性研究”两实验基础上进一步熟练掌握基本测量方法。一、原理与装置置于磁场中的铁磁体,随磁场H值的变化,长度会有微小改变Δl。     

静磁屏蔽实验

迄今为止,国内有关物理演示实验的专著,还未提出对静磁屏蔽的演示。本文设计了一个用直圆筒来做静磁屏蔽的实验。无论从磁力线的分布,还是对磁场分布的实测,它完全能反映静磁屏蔽的特点,用它作课堂演示,简单直观。     

4层圆盘锥形磁绝缘传输线的电流测量

为获取PTS装置磁绝缘传输线的电流,设计、标定了微分环。探头使用镍铬合金膜屏蔽空间电子,采用在线标定。设计相应的馈入结构从负载区分别对不同层磁绝缘传输线馈入信号,在每个三平板传输线出口的板堆过渡区位置安装短路杆,能够在磁绝缘传输线上得到基本均匀的电流,实现电流探头的逐层标定。频响分析表明金属膜屏蔽效应导致探头的高频特性变差。实验表明,贴膜的探头频响上限为50.3MHz,满足被测信号的要求。实测PTS装置磁绝缘传输线电流与负载区电流的测量结果自洽,且各层电流与总电流等结果符合理论预计。