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摘要：本发明涉及一种超高均匀度线圈系统设计方法，具体为：分别在x、y、z三轴方向上设置磁场线圈构成线圈系统，每个方向上的磁场线圈均由初级线圈和次级线圈构成；所述的磁场线圈采用目标场法设计得到；采用蝙蝠算法来优化初级线圈到目标区域的中间点的距离Z1和次级线圈到目标区域的中间点的距离Z2，确定最终超高均匀度磁场线圈；上述方法设计出的平面线圈空间占用率低，同时可以提供较大区域的高均匀度磁场；采用逆向设计方法，根据目标区域所需要产生的磁场分布，计算得到线圈所在位置的电流密度分布，对电流密度离散化后即可得到线圈绕组的具体结构，从磁到电的解析，充分保证目标区域的完成性，极大提高均匀区域在屏蔽房内占有率。

主权项：1.一种超高均匀度线圈系统设计方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：步骤一、分别在x、y、z三轴方向上设置磁场线圈构成线圈系统，每个方向上的磁场线圈均由初级线圈和次级线圈构成；所述的磁场线圈采用目标场法设计得到，其具体过程为：S1、将磁场线圈平面看作一个二维连续分布的电流流函数，利用二维傅里叶级数表示所述电流流函数，其表达式为：其中，M和N均表示傅里叶展开阶数；αm和βm均表示傅里叶展开系数；γn和δn分别表示目标线圈流函数和梯度线圈流函数；和分别表示磁场线圈沿X轴方向和Y轴方向的尺寸；i＝1,2，其分别表示初级线圈和次级线圈；S2、根据磁场线圈的对称性原则，将所述电流流函数进行简化，得到简化后的电流流函数，其表达式为：其中，表示X轴方向上的磁场线圈Bx的磁场；Pmn表示电流流函数的系数矩阵；S3、获取电流流函数的系数矩阵Pmn，其具体过程为：S3.1、根据电流密度和流函数之间的关系式：J＝▽×S，计算磁场线圈Bx分别沿着X轴方向和Y轴方向的电流密度，其表达式为：其中，S表示磁场线圈平面；S3.2、构建磁场线圈的电流密度与目标点磁场的待求矩阵，其表达式为：其中，S表示磁场线圈平面；μ0表示真空中的磁导率；r表示平面线圈流函数与目标点的距离,表示目标点坐标；S3.3、根据毕奥-萨伐尔定理：并结合步骤S3.1和步骤S3.2，得到磁场线圈Bx的磁场，其表达式为：其中，表示系统矩阵；表示目标区域的目标点坐标；ri＝xi,yi,zi表示平面线圈流函数坐标；表示平面线圈流函数与目标点的磁场矩阵；和分别表示一组平面线圈的左右两侧线圈平面流函数与目标点的磁场矩阵，所述的一组平面线圈为一对初级线圈，或者一对次级线圈；S3.4、根据步骤3.3得到的磁场线圈Bx的磁场，设置目标磁场值，构建出待求解方程：其中，S3.5、在所述待求解方程中引入线圈曲率Gmn为惩罚函数项，形成Tikhonov泛函数，其表达式为：其中，λ表示加权系数；E表示误差函数；Gmn表示线圈曲率，S3.6、当时，得到系数矩阵S4、将步骤S3得到的系数矩阵Pmn运用到步骤S2中的简化后的电流流函数中，得到磁场线圈Bx的电流流函数；S5、将磁场线圈Bx的电流流函数转换为K组离散导线，得到初级线圈和次级线圈的电流比例系数为：式中：根据该电流比例系数设计磁场线圈；步骤二、采用蝙蝠算法来优化初级线圈到目标区域的中间点的距离Z1和次级线圈到目标区域的中间点的距离Z2，确定最终超高均匀度磁场线圈。

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