长方体形磁屏蔽内线圈间距优化的三步模型
应用物理
2020-11-17 v1
摘要
提出了一种用于计算长方体形屏蔽（如磁屏蔽室 MSR）内线圈所产生磁场的三步模型。该屏蔽被建模为两块无限宽平行板和一根无限高管道。我们提出了一种改进的镜像法，考虑了有限厚度平行板的影响。引入一个反应因子来描述垂直管道的影响，该因子由有限元法（FEM）仿真获得。通过应用改进的镜像法并将结果乘以反应因子，可快速确定屏蔽体积内的磁通密度。该三步模型通过 FEM 以及利用超导量子干涉器件对 MSR 内亥姆霍兹线圈磁场的测量得到验证。与重复的耗时 FEM 计算相比，该模型可快速优化屏蔽耦合线圈间距。作为一个例子，我们优化了附着在 MSR 壁上的两个平行方形线圈之间的距离。边长为 2.75~m 的线圈原型的测量显示，在 2.7~\textmu T 场强下，中央 5~cm 范围内磁场变化为 18~pT。所获得的 6~ppm 相对磁场变化是我们先前使用的亥姆霍兹线圈的 5.4 分之一。
引用
@article{arxiv.2008.10886,
title = {A Three-step Model for Optimizing Coil Spacings Inside Cuboid-shaped Magnetic Shields},
author = {Tianhao Liu and Allard Schnabel and Jens Voigt and Zhiyin Sun and Liyi Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.10886},
year = {2020}
}