梯度场麦克斯韦线圈磁场及磁场梯度分析

孙晓洁^1,2,3，丁昊^1,2,3，董鹏^1,2,3

1. 中国航天科技集团有限公司超精密航天控制仪器技术实验室2. 中国航天科技集团有限公司量子工程研究中心3. 北京航天控制仪器研究所

摘 要：在地质勘探、军事导航、医学诊断、目标磁异探测等领域迫切需要研制高精度的磁场梯度测量装置。设计了一种梯度场麦克斯韦线圈,用于对高精度磁场梯度仪进行标校。运用毕奥-萨伐儿定律,首先推导出梯度场麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布,然后通过数值仿真绘制出该线圈的磁场强度分布、磁场梯度分布及等值线图。结果表明,在相同的线圈匝数、激励电流和线圈半径条件下,梯度场麦克斯韦线圈产生的磁场梯度均匀区域达到0.602 m2,比反亥姆霍兹线圈产生的磁场梯度均匀区域大15倍,且产生磁场梯度的均匀性也优于反亥姆霍兹线圈。

关键词：梯度场麦克斯韦线圈;反亥姆霍兹线圈;磁场;磁场梯度;