劉凌 18510525249
QuSpin 零場磁力計（QZFM）基于單束激光的零場共振。 我們的 QZFM 的基本配
置如圖 1 所示。來自調諧的半導體激光器（1）的光穿過包含銣原子的玻璃
蒸汽電池（2），并被光電探測器（3）捕獲。 當背景磁場等于零時，銣原子變
得基本上透明。 垂直于光路方向的磁場使原子吸收更多的光。 光電檢測器檢測到
透明度的這種變化，并產生與透過蒸氣室的光成比例的電流。 以這種方式，
磁信號被轉換成形成零磁場磁力計的電信號。
要介紹零場（ZF）共振的概念[Dupont Roc，1969]，請想象磁力計處于零磁
場環境中。 如果在垂直于光束的方向上施加磁場，并且施加的場的振幅從正值
掃到負值，則，原子的透明度會發生變化，從而當原子經歷磁性時會觀察到的
透明度 非常接近零的字段。 如果將光檢測器的輸出看成是所施加場的函數， 則將
看到輸出具有洛倫茲線形。 洛倫茲輸出被稱為 ZF 共振（見圖 2），是磁力計的響
應。
磁力計的敏感軸由調制場的方向（投影在垂直于光束的平面上）定義。 為了使
磁力計同時對兩個正交軸（垂直于光束）敏感，我們使用單獨的正交線圈應用兩
個單獨的調制場。
ZF-OPM 非常敏感，并且由于它們需要零場環境才能運行，因此需要磁屏蔽環境
來運行這些傳感器。磁屏蔽室（MSR）并不，通常在內部存在一些殘余磁場
（數十 nT）。這些殘留磁場通常要求用戶為 MSR 配備大型線圈，這些線圈可以
全局偏移背景磁場并將其歸零。這并不總是可行的。取而代之的是，我們在傳感
器頭中集成了一組三軸正交電磁線圈，該線圈可以將每個 OPM 蒸氣室周圍的磁
場局部歸零。磁場歸零線圈可以補償多達 50 nT 的剩余磁場，并且該過程是全自
動的，僅需幾秒鐘。當多個傳感器緊密靠近工作時，所有傳感器同時進行磁場歸
零過程，這會導致所有傳感器的合并磁場崩潰，從而使每個傳感器地經歷
零磁場。每當 OPM 經歷的背景場發生顯著變化或傳感器布置發生變化時，都應
重復進行場歸零過程。