実用的な1次元ヘルムホルツコイルシステムによる生成された磁場の均一性を分析する

Helmholtz Coilsシステムを使用することは、均一な磁場を生成するために導入された最も適切なアプローチの1つです。この論文では、実用的な1次元（1d）Helmholtzコイルシステムによる生成された磁場の均一性が数学的に分析されています。この目的のために、磁場の均一性と異なる実用的な不一致の不一致との関係が抽出されています。理論分析は、実用的な1Dヘルムホルツコイルシステムによって達成された磁場に対するアセンブリの不整合と製造の不一致の効果を明確に示しています。指定された分析は、計算された値とよく一致する実験結果によって確認されています。この分析と実験結果は、非常に高い均一な磁場を達成するには、実用的なアセンブリの不整合、および製造の不一致を可能な限り小さくする必要があり、背景磁場の歪みも回避する必要があることを示しています。この作業の結果は、ヘルムホルツコイルが使用されている機器とシステムの設計において重要です。

Using the Helmholtz coils system is one of the most suitable approaches which have been introduced for generating uniform magnetic fields. In this paper, uniformity of the generated magnetic field by a practical one-dimensional (1D) Helmholtz coils system has been analyzed, mathematically. For this purpose, relationships between the magnetic field uniformity and different practical unavoidable mismatches have been extracted. The theoretical analysis clearly demonstrates the effect of assembly misalignments and manufacturing mismatches on the magnetic field achieved by a practical 1D Helmholtz coils system. The given analyses have been confirmed by the experimental results which are in good agreement with the calculated values. This analysis and the experimental results illustrate that to achieve a very high uniform magnetic field, practical assembly misalignments, and manufacturing mismatches must be as small as possible, and the background magnetic field distortion must be avoided, too. The results of this work are important in the design of instruments and systems where Helmholtz coils are used.