基于磁控溅射的弱电加热结构的设计及测量研究

摘要

在高精度原子磁力仪中,原子气室的温度直接影响着碱金属电子自旋的极化率,从而影响磁力仪的灵敏度,因此精确地控制原子气室的温度是实现高精度原子磁力仪应用的关键。基于电加热和回折磁抵消原理,由毕奥-萨伐尔定律推导与简化模型仿真,设计完成了单层和双层结构的微型弱磁电加热结构。通过分别测量单、双层结构表面不同距离、不同电流条件下的磁通密度模,验证了回折单双层线圈结构对电流产生磁场的抑制作用。其中双层回折加热结构比回折结构的电加热剩磁抑制特性提高约6.9倍,在距电加热结构5 mm处的磁场变化率仅为72.2 nT/A,通过对比相同时间、相同工作电流的加热效应,可以发现双层具有更快的温度响应。研究表明双层回折设计可以实现原子气室弱剩磁高精度的加热方式,为原子极化提供一种简单、快速的电加热方案。