本发明涉及了一种基于有限元分析的碱金属气室非均匀加热方法，根据碱金属气室烤箱结构非对称的特点，采用有限元分析的方法计算出粘贴于烤箱外表面加热膜的最佳加热温度，应用该加热条件使碱金属气室内部温度场分布更均匀，从而获得更均匀的原子数密度分布。该方法可大幅提高大气室多位置测量情况下碱金属气室内部温度场分布的均匀性，从而提高检测信号的均匀性。与热气流加热方法相比，该方法可大幅提高加热效率；与传统电加热方式相比，本发明可获得温度场分布更均匀的加热效果。该加热方法可为大气室、多位置测量的原子磁强计在生物磁场测量领域的应用提供参考。