地球有兩極，地磁場無處不在。在生物科學、空間科學、地球物理、航天工程、國防工業(yè)、生命科學等諸多領域，很多科學實驗需要在一個沒有地磁場的零磁環(huán)境下才能開展，如心磁腦磁測試儀的運用、原子鐘的測量精度……在屏蔽了地磁場和其它環(huán)境磁場的情況下，對單一特定目標自身產生的磁信號進行探測研究，才能更準確地了解事物的內在本質特征。

長期以來，零磁環(huán)境實驗裝置的市場一直被德國、瑞士等國家的企業(yè)所壟斷，我國在該領域的研究和工程建設上缺乏經(jīng)驗，沒有健全的性能參數(shù)測量標準與評價體系，導致國內“剩磁”指標長期徘徊在幾十納特(nT)，而技術領先國家的指標可以控制在10nT以內。在零磁屏蔽技術應用中，nT值越低，代表著環(huán)境越干凈、干擾越少、技術越先進。因此，技術上的差距直接影響了實驗結果，在一定程度上成為了制約我國相關科學研究和生產制造領域發(fā)展的“卡脖子”問題。

安方高科電磁安全技術（北京）有限公司（簡稱：安方高科）作為國內技術領先、資質齊全的電磁信息安全裝備領軍企業(yè)，因具備研制高等級的電磁屏蔽防護產品及承建電磁安全防護工程的技術實力，受邀承接北京航空航天大學的課題任務，致力研發(fā)國際最高技術指標的零磁工程。

歷經(jīng)一年多的潛心探索，安方高科與北京航空航天大學慣性導航國家重點實驗室合作開發(fā)的“超高靈敏極弱磁場”超大空間近零磁屏蔽實驗室，從設計、仿真、材料、工藝等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)國產化自主可控，突破了國內零磁屏蔽技術瓶頸，為國家重大科技基礎設施的建設提供了強有力的支撐。

零磁屏蔽效能

比肩國際先進水平

超大空間零磁屏蔽工程的核心原理就是“磁屏蔽原理”，將鐵磁材料做成罩殼，放在外磁場中，因為罩殼磁導率是空氣磁導率的幾千倍，所以絕大部分磁通從罩殼的壁內通過，而罩殼內的空腔中，磁通很少，從而達到磁屏蔽的目的。

磁屏蔽示意圖

在實際建造過程中，安方高科通過采用復合新材料打造一個類似“鐵盒子”的空間，這些復合新材料可以自動屏蔽地磁場和外界的干擾磁場，讓空間內磁場環(huán)境保持相對的干凈。安方高科通過自主研發(fā)，實現(xiàn)國內第一家大尺寸基礎板疊裝工藝，最大程度保障了零磁空間的性能。此項技術工藝綠色環(huán)保，不受場地約束，響應周期短，有效降低勞動強度，并申請了專利保護。

剩磁、磁噪聲指標達到了國際先進和國內領先技術水平

因為磁屏蔽不可能將磁通完全束縛在磁屏蔽材料內部，總會有些磁通漏進空腔里，為了解決磁通泄漏問題，超大空間零磁屏蔽工程采用多層屏蔽，將空腔里的殘余磁通一次次地屏蔽掉，達到更好的屏蔽效果。

經(jīng)中國計量科學研究院的嚴格測試，實驗室內中心點剩磁小于5nT，中心點附近檢測區(qū)域剩磁小于10nT，磁傳感器的靈敏度≤15fT/Hz1/2，剩磁波動小于±0.1nT，整體呈現(xiàn)高度均勻性，達到國內領先、國際先進水平。

工藝創(chuàng)新，提高材料屏蔽效能

建設零磁工程，材料的磁導率越高，屏蔽效果越好。因此，前期需要對材料的磁性能進行測試，篩選出符合工程技術指標的導磁材料，中期通過合理的熱處理工藝改善材料的使用性能，后期采用超精密的預制裝配式工藝，可以減少縫隙，實現(xiàn)快速拼裝及拆卸，既避免了大薄板焊接、變形、熱處理難等諸多問題，又大大提升了工程的裝配效率，極大限度確保零磁空間的效能。

相比于原工藝，通過預制裝配式工藝構建的零磁空間，整體提升了5dB的磁屏蔽效能值。

科研成果，連獲3項國家專利授權

近兩年，超大空間零磁屏蔽工程中的《一種低頻屏蔽裝置》《一種高導磁換氣裝置》《一種弱磁地基更換方法及弱磁實驗室》等三項技術成功獲得國家專利授權，為推動企業(yè)技術創(chuàng)新提供了知識產權保障。

應用場景廣泛

實現(xiàn)從0到1的創(chuàng)新

基于超大空間零磁屏蔽工程中的超高靈敏極弱磁場、慣性測量科學裝置的技術，利用極弱磁場環(huán)境、超高靈敏磁測量和精密磁場操控方法，開展“零磁”環(huán)境下的醫(yī)學、生物學、化學、物理學、材料學等領域的前沿基礎科學研究，有望發(fā)現(xiàn)新的實驗現(xiàn)象、揭示新的作用機理、建立新的系統(tǒng)理論，產生一系列從“0”到“1”的技術創(chuàng)新。

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在生物醫(yī)學方面，醫(yī)療健康設備的“心磁圖”、“腦磁圖”就是需要在零磁環(huán)境中使用的檢測技術。該技術在非介入、非接觸的診斷過程中,利用采集患者自己發(fā)出的生物磁信號源，采用經(jīng)過算法形成的3D圖像信號進行評估，實現(xiàn)對人體功能信息的精準檢測和成像，通過分辨信息的微弱變化，為心臟、腦、腫瘤等重大疾病的臨床診斷開啟無創(chuàng)、無輻射的檢測體驗，為攻克診療難題提供助力。

同時，超高靈敏極弱磁場測量技術可以定量分析磁場對生物的作用過程和機理，如小麥的生物效應研究，可以觀測到零磁環(huán)境對植物的基因轉錄、增殖分化的影響、探明磁場參與調控生命進程的作用機制。

磁場還影響了化學反應中產物的選擇性，在零磁條件下晶體沿著系統(tǒng)內的自由能自發(fā)的對外輸出能量，快速生長成為MnOOH納米線。如果基于零磁環(huán)境，將磁場精密測量技術和弱磁場精密磁操控技術相結合,對化學反應機理、反應動力學、反應產物及選擇性、新型化學材料等研究帶來實質性的重大突破。

結語

據(jù)“國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標”指出，零磁相關的大科學裝置研發(fā)契合國家發(fā)展戰(zhàn)略的需求，是支撐我國走向世界科技前沿的一大重要支撐。雖然我國零磁空間的需求還屬于萌芽階段，但安方高科始終如一堅守創(chuàng)新和推廣，為將來的零磁與醫(yī)學檢測技術的成熟開發(fā)提供充足的保障能力。

未來，隨著對零磁屏蔽環(huán)境設計技術的全面掌握與自主實現(xiàn)，必將順勢引爆國內醫(yī)療衛(wèi)生、地球物理、航天工程以及國防建設等諸多領域對“零”磁環(huán)境的設計建設需求。安方高科，踐行“大國工匠”精神，致力中國智造！

關于安方高科

安方高科電磁安全技術（北京）有限公司初創(chuàng)于1996年，始終專注于電磁信息安全防護領域，是專業(yè)從事電磁安全防護和信息安全產品開發(fā)的國家級高新技術企業(yè)。具備高等級電磁屏蔽防護產品、材料和高性能信息安全處理平臺的自主研發(fā)能力。并擁有承建國內最高防護等級和復雜集成要求的綜合工程項目設計能力及豐富的案例實施經(jīng)驗。

企業(yè)自成立以來，共獲得了100余項國家發(fā)明和實用新型專利，榮獲省部級科技進步一等獎一項，其它等級獎項數(shù)十項。參與編研了十余項國家和部委標準。多項關鍵技術居于國際先進水平，多項技術和產品為國內首創(chuàng)。