一种应用于SERF原子磁强计实验装置的双层圆柱体均匀加热烤箱结构，通过设置将外层中空圆柱体与内层中空圆柱体同轴套装在加热底盖与加热顶盖之间的双层圆柱体结构，在所述外层中空圆柱体与内层中空圆柱体之间的空隙层填充纳米多孔二氧化硅隔热材料，在所述内层中空圆柱体的圆柱形中空内壁贴满加热膜使得位于所述圆柱形中空内SERF原子磁强计实验装置球形气室的敏感轴到所述加热膜的距离具有中心对称，能够使得球形碱金属气室内温度场分布更加均匀，有利于提高相邻通道信号的刻度因数一致性，保证了共模噪声抑制能力，从而提高SERF原子磁强计实验装置梯度测量灵敏度。