仪器仪表学报

作者：史彦超，缪培贤，蔡志伟，杨旭红，张金海

单位：史彦超,1.兰州空间技术物理研究所兰州730000; 2.真空技术与物理全国重点实验室兰州730000,shiych08@yeah.net,缪培贤,1.兰州空间技术物理研究所兰州730000; 2.真空技术与物理全国重点实验室兰州730000,,蔡志伟,1.兰州空间技术物理研究所兰州730000; 2.真空技术与物理全国重点实验室兰州730000,,杨旭红,1.兰州空间技术物理研究所兰州730000; 2.真空技术与物理全国重点实验室兰州730000,,张金海,1.兰州空间技术物理研究所兰州730000; 2.真空技术与物理全国重点实验室兰州730000,

关键词：铯光泵磁力仪;磁场测量范围;灵敏度;地磁测量

基金：甘肃省科技计划项目（24YFGA055）、国家自然科学基金项目（12104198）、甘肃省人才项目（2025QNGR48）、中国航天科技集团有限公司钱学森青年创新基金项目（2023-36）资助

铯光泵原子磁力仪是一种基于光泵浦与磁共振效应的量子精密测量设备，通过谱灯激发铯原子并探测其自旋拉莫尔进动实现磁场测量。该设备具有测量灵敏度高、响应速度快、结构紧凑等优势，广泛应用于地质勘探、资源探测及国防安全等领域。系统开展了铯光泵原子磁力仪的整机研制工作，解析了设备的核心工作原理，并突破了3项关键技术：1）磁洁净探头设计，通过优化探头几何结构与材料，有效抑制外部干扰磁场，提升测量信噪比；2）无磁恒温控制系统，采用高精度温控模块设计，确保原子极化过程的稳定性；3）低相位噪声自激振荡电路，通过优化电路参数与反馈控制策略，降低系统噪声，提升测量灵敏度。在整机集成过程中，完成了谱灯光源、传感器探头及信号处理模块的协同优化，并通过国家计量机构校准验证了性能指标：测量范围覆盖10000~120000nT，灵敏度达0.6pT/Hz，技术参数达到国际先进水平。野外环境实测结果表明，该设备在地磁复杂的场景下仍能保持稳定性能，有效满足弱磁探测领域对高精度、高可靠性的需求。本研究为国产高精度磁测装备的自主化提供了技术支撑，对推动量子精密测量技术在资源勘探与国防领域的应用具有重要意义。

来源：2025年第9期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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