本技术属于原子磁力仪，尤其是涉及一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈。
背景技术：
1、近年来，随着弱磁传感器的快速发展，基于原子磁力仪结构的弱磁传感器在实验室环境下测得了弱磁传感领域的最高灵敏度0.16ft/hz1/2，超过squid磁力仪(超导量子干涉仪，superconducting quantum interference device，squid)成为最灵敏的磁传感器。
2、目前，原子磁力仪在心脏磁场成像(心磁图，magnetocardiogram，mcg)、大脑磁场成像(脑磁图，magnetoencephalogram，meg)等医学领域有着广泛的应用。由于单个原子磁力仪很难满足心磁图等应用的需求，多通道测量应运而生。为了在空间大小不变情况下布置更多通道，则对原子磁力仪微型化提出了更高要求，其中用于原子磁力仪磁场补偿线圈的设计是关键技术之一。
3、磁场补偿线圈是原子磁力仪磁场调节调制的关键部件，让磁力仪探头处于近零场或零场条件是保证原子磁力仪高性能关键。如今大部分实验室原子磁力仪的磁场补偿线圈的设计大部分是通过在设计的塑料骨架上绕铜线来产生三个方向的匀强磁场来抵消外部环境磁场，然而随着原子磁力仪的集成化和小型化，传统的三维线圈骨架不仅无法保证磁场均匀性，还大大的浪费探头的系统空间。更重要的是，由于磁力仪探头外部环境磁场并非均匀的，产生匀场的三维线圈骨架无法使探头完美的处于近零场或零场条件，而磁场梯度会降低原子的横向弛豫时间，一定程度上限制的原子磁力仪灵敏度的提升。
4、显而易见，随着原子磁力仪的小型化，设计补偿线圈时就需要考虑新的问题。一是线圈体积的减小，传统的先设计线圈骨架再绕线的方案已经无法满足的产生均匀磁场的要求，对线圈的加工精度要求进一步提高。二是考虑外部环境磁场梯度，降低磁场梯度对原子磁力仪的影响。基于上述分析，设计一种可以补偿环境磁场梯度，易于小型化、制作简单的三维补偿线圈对于原子磁力仪的集成化小型化具有重要意义。
技术实现思路
1、为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，在实现三轴线性匀强磁场补偿的同时可增加梯度磁场补偿。
2、为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
3、一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，包括一套产生匀强磁场的柔性pcb线圈以及一套产生梯度磁场的柔性pcb线圈；产生匀强磁场的柔性pcb线圈包含一组提供z方向均匀磁场的李-怀亭线圈(lee-whiting线圈)，以及两组分别提供x方向和y方向均匀磁场的鞍形线圈；产生梯度磁场的柔性pcb线圈包含一组提供z方向梯度磁场的麦克斯韦线圈(maxwell线圈)，以及两组分别提供x方向和y方向梯度磁场的高莱线圈(golay线圈)。
4、作为优选，产生匀强磁场的柔性pcb线圈和产生梯度磁场的柔性pcb线圈设置在同一个多层柔性电路板上。
5、作为优选，所述多层柔性电路板卷成筒体形状；多层柔性电路板包括连为一体的筒体部分和搭接部分，卷绕成筒体形状后，搭接部分叠合在筒体部分的内侧并且两者固定连接；所述多层柔性电路板包裹在一个非金属材料制成的线圈框架上，多层柔性电路板的筒体部分叠合在搭接部分外面并在两者搭接处焊接固定。
6、作为优选，提供x方向和y方向均匀磁场的鞍形线圈为马鞍形线圈结构，采用一对匝数相同且弧线部分反向、直线部分同向的线圈通有相同大小的电流，从而在线圈中心部分产生一径向均匀的磁场。
7、作为优选，提供z方向均匀磁场的李-怀亭线圈(lee-whiting线圈)，采用四个线圈电流流向相同，匝数比为9:4:4:9的同心圆形线圈产生中心区域均匀轴向磁场。
8、作为优选，提供z方向梯度磁场的麦克斯韦线圈(maxwell线圈)，采用一对匝数相同、电流相等、流向相反的同心圆形线圈产生轴向梯度磁场。
9、作为优选，提供x方向和y方向梯度磁场的高莱线圈(golay线圈)，采用两组匝数相同的反向马鞍形行电流原线圈产生径向梯度磁场。
10、作为优选，电流输入输出布线采用隔层反向回线的方式设计，如此正负电流通过时磁场相互抵消。
11、作为优选，在第一层布线中，包括一组轴向的5匝绕线的麦克斯韦线圈(maxwell线圈)与一组轴向9:4:4:9绕线匝的李-怀亭线圈(lee-whiting线圈)；其中，每匝绕线均为断开直线分布，多层柔性电路板卷绕成筒体形状时，每匝绕线的首尾两端一一对应电连接形成闭环圆形线圈。
12、作为优选，在第三层布线中，包含一组径向的5匝绕线的鞍形线圈与一组5匝绕线的高莱线圈(golay线圈)；在第四层布线中，包含另一组径向的5匝绕线的鞍形线圈与另一组5匝绕线的高莱线圈(golay线圈)；其中，一组鞍形线圈由另一组鞍形线圈的布线设计沿多层柔性电路板卷绕形成的筒体的周向旋转90°得到，一组高莱线圈(golay线圈)由另一组高莱线圈(golay线圈)的布线设计沿多层柔性电路板卷绕形成的筒体的周向旋转90°得到。
13、本实用新型由于采用了以上的技术方案，在实现三轴线性匀强磁场补偿的同时可增加梯度磁场补偿，还具有加工精度高、误差小、易于小型化、易安装等特点。在设计小型化原子磁力仪、陀螺仪等量子精密测量仪器中具有较高的工程价值。可用于商用原子磁力仪、原子陀螺仪等量子精密测量仪器中。
1.一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，包括一套产生匀强磁场的柔性pcb线圈以及一套产生梯度磁场的柔性pcb线圈；
2.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，产生匀强磁场的柔性pcb线圈和产生梯度磁场的柔性pcb线圈设置在同一个多层柔性电路板上。
3.根据权利要求2所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，所述多层柔性电路板卷成筒体形状；多层柔性电路板包括连为一体的筒体部分和搭接部分，卷绕成筒体形状后，搭接部分叠合在筒体部分的内侧并且两者固定连接；所述多层柔性电路板包裹在一个非金属材料制成的线圈框架上，多层柔性电路板的筒体部分叠合在搭接部分外面并在两者搭接处焊接固定。
4.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，提供x方向和y方向均匀磁场的鞍形线圈为马鞍形线圈结构，采用一对匝数相同且弧线部分反向、直线部分同向的线圈通有相同大小的电流，从而在线圈中心部分产生一径向均匀的磁场。
5.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，提供z方向均匀磁场的李-怀亭线圈，采用四个线圈电流流向相同，匝数比为9:4:4:9的同心圆形线圈产生中心区域均匀轴向磁场。
6.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，提供z方向梯度磁场的麦克斯韦线圈，采用一对匝数相同、电流相等、流向相反的同心圆形线圈产生轴向梯度磁场。
7.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，提供x方向和y方向梯度磁场的高莱线圈，采用两组匝数相同的反向马鞍形行电流原线圈产生径向梯度磁场。
8.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，电流输入输出布线采用隔层反向回线的方式设计，如此正负电流通过时磁场相互抵消。
9.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，在第一层布线中，包括一组轴向的5匝绕线的麦克斯韦线圈与一组轴向9:4:4:9绕线匝的李-怀亭线圈；其中，每匝绕线均为断开直线分布，多层柔性电路板卷绕成筒体形状时，每匝绕线的首尾两端一一对应电连接形成闭环圆形线圈。
10.根据权利要求1所述的一种用于原子磁力仪补偿磁场的柔性pcb线圈，其特征在于，在第三层布线中，包含一组径向的5匝绕线的鞍形线圈与一组5匝绕线的高莱线圈；在第四层布线中，包含另一组径向的5匝绕线的鞍形线圈与另一组5匝绕线的高莱线圈；其中，一组鞍形线圈由另一组鞍形线圈的布线设计沿多层柔性电路板卷绕形成的筒体的周向旋转90°得到，一组高莱线圈由另一组高莱线圈的布线设计沿多层柔性电路板卷绕形成的筒体的周向旋转90°得到。
