刘 昆， 房 芳， 陈伟亮， 刘年丰， 所 睿， 李天初

（中国计量科学研究院时间频率计量研究所，北京 100013）

应用于铯喷泉钟的磁屏蔽系统的设计

刘 昆， 房 芳， 陈伟亮， 刘年丰， 所 睿， 李天初

（中国计量科学研究院时间频率计量研究所，北京 100013）

高质量磁屏蔽系统是铯喷泉钟的重要部件之一。首先给出评定磁屏蔽效果的3个指标，即磁场均匀区长度、磁场均匀区起点位置和磁屏蔽效率。在此基础上，讨论了利用有限元计算3层磁屏蔽系统的层间径向间距、轴向间距、端盖孔套管长度和端盖连接方式对磁屏蔽的影响，给出了相应的优化参数，并对比了按优化参数设计的3层磁屏蔽与原有4层磁屏蔽系统用有限元计算的磁屏蔽效果。有限元计算结果为中国计量科学研究院新铯喷泉钟磁屏蔽系统的技术设计提供了理论指导。

计量学；磁屏蔽；有限元计算；铯喷泉钟

1 引 言

铯喷泉钟［1］具有很高的频率准确度，是复现现行秒定义的基准装置。在铯喷泉钟中，为了使铯原子能级打破简并产生预期的塞曼分裂，需要外加一个方向竖直、强度不变、分布均匀的弱磁场，称为C场。由C场引起的二级塞曼效应是引起微波频移的重要因素。为了降低由此引起的频率不确定度，需要C场的强度小且均匀。在喷泉钟系统中通常由螺线管产生约100～200 nT的C场，其不确定度小于1 nT，由此引起的微波频率不确定度为4×10－16［2］。北京地区的地磁场在竖直方向的分量约为40μT，为了在C场作用段将地磁场的影响衰减到1 nT以内，屏蔽系数要达到105，这需要多层磁屏蔽系统以达到要求。……