计量学报

作者：刘娟, 郑发松, 刘昆, 陈伟亮, 慈骋, 薛振宇, 戴少阳, 左娅妮, 房芳

关键词：时间频率计量,冷原子微波钟,磁屏蔽,有限元

基金：国家自然科学基金青年科学基金(12303074)

为降低环境磁场扰动对钟输出频率稳定度和准确度的影响程度，设计并研制了一套用于小型下落式冷原子微波钟的磁屏蔽系统。该磁屏蔽系统采用了3层坡莫合金屏蔽层，磁光阱（MOT）和探测腔置于最外层与中层磁屏蔽之间，Ramsey腔置于内层磁屏蔽中。基于有限元方法，对该系统进行三维建模，并对其主要结构参数进行了仿真分析，得到了最优参数。在中层和内层轴向孔处设置延伸管来减小环境磁场对Ramsey腔区域的扰动，在最外层与中层磁屏蔽之间设置隔离层来减小探测腔区域由离子泵带来的强磁场对MOT区域的扰动。仿真结果表明：优化设计的磁屏蔽系统中心轴向屏蔽效能可达到114.2 dB；MOT腔置于50 mm区域内，其剩磁波动为4.8 nT；Ramsey腔置于120 mm区域内，其剩磁波动约为1.5 nT。根据最优仿真参数研制了磁屏蔽系统实物，并在下落式冷原子微波钟中进行了应用。

来源：2025年第5期

《计量学报》期刊编辑部

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