Magnetic induction tomography using an all-optical $^{87}$Rb atomic magnetometer
我们展示了磁感应断层扫描（MIT）与全光学原子磁力计。我们的仪器可以创建导电物体的导电率图。成像样品的形状和尺寸与实际形状和尺寸非常吻合。考虑到全光学原子磁力计的微型化和极高灵敏度的潜力，这里提出的原理证明为磁感应断层成像仪器的发展开辟了有前途的途径。
2014-11-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Zero- to Ultralow-Field Nuclear Magnetic Resonance $J$-Spectroscopy with Commercial Atomic Magnetometers
零至超低场核磁共振（ZULF NMR）是高场NMR的替代光谱方法，其中在没有大磁场的情况下研究样品。不幸的是，许多团体的进入都存在很大的障碍，因为操作信号检测所需的光学磁力计需要一些原子物理学和光学方面的专业知识。市售的磁力计提供了解决这个问题的方案。在这里，我们描述了一个简单的ZULF NMR配置采用商业磁力计，并证明了足够的功能，以测量样品与核自旋预极化的永磁体或使用仲氢初始化。这为其他研究小组使用ZULF NMR提供了可能性，ZULF NMR提供了一种研究复杂材料而不产生磁致谱线展宽的方法，并通过导电材料观察样品。
2019-11-18 physics.chem-ph physics.ins-det
An optically modulated zero-field atomic magnetometer with suppressed spin-exchange broadening
我们展示了一个光泵$^{87}$ Rb磁强计在一个微制造的蒸汽细胞的基础上产生的零场色散共振的$^{87}$ Rb基态能级的光调制。磁力计在自旋交换弛豫自由制度，可以实现高磁场灵敏度。该器件可用于需要基于阵列的磁力计的应用，其中射频磁场可在相邻传感器之间引起串扰或影响被测量的磁场的源。
2014-04-01 physics.atom-ph physics.ins-det
Rotating sample magnetometer for cryogenic temperatures and high magnetic fields
我们报告的设计和实施的旋转样品磁强计（RSM）的变温插入低温恒温器配备了高场磁铁。有限的空间和低温要求最关键的设计参数：磁体的小孔径尺寸需要非常紧凑的拾波线圈系统，低温要求非常仔细地设计轴承。尽管存在这些困难，RSM在高磁场扫描速率下实现了优异的分辨率，超过了典型的振动样品磁强计的分辨率约十倍。此外，气流低温恒温器和高场超导磁体提供了这种类型磁力计前所未有的温度和磁场范围。
2011-05-27 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Experimental Constraint on an Exotic Spin- and Velocity-Dependent Interaction in the Sub-meV Range of Axion Mass with a Spin-Exchange Relaxation-Free Magnetometer
我们进行了一个奇异的自旋和速度依赖的相互作用的极化电子与实验方法的基础上的高灵敏度自旋交换弛豫自由（SERF）磁力计，作为极化电子和磁场传感器的来源进行了搜索。该实验的目的是灵敏地检测类磁场效应从奇异的相互作用之间的极化电子在SERF蒸汽细胞和非极化核子的紧密定位的固态质量。我们报告的实验结果与82小时的数据平均，这套实验限制的耦合强度周围$10^{-19}$的轴子质量$m_a \lesssim 10^{-3}$ eV，在重要的轴子窗口。
2018-08-23 physics.ins-det
PicoTesla absolute field readings with a hybrid 3He/87Rb magnetometer
我们演示了使用混合$^{3}$ He / $^{87}$ Rb磁强计来测量绝对磁场在pT范围内。通过使用$^{87}$ Rb零场磁力计探测随时间变化的$^3$ He磁化强度来进行测量。进行了测量，以证明使用磁力计消除磁屏蔽内的残余磁场。结果表明，绝对场可以减少到10 pT的水平，通过使用从磁力计的场读数。此外，混合磁力计被证明是适用于通过优化有效的$^3$ He $T_2$时间来减少梯度场。该过程代表了提供接近零的磁场环境的方便且一致的方式，该接近零的磁场环境可以潜在地用作用于生成期望的磁场配置以用于精确测量的基础。
2019-03-04 physics.atom-ph physics.ins-det
Detection of a single cobalt microparticle with a microfabricated atomic magnetometer
我们提出了一个单一的，2 μm直径的钴微粒的磁性检测使用原子磁力计的基础上微制造的蒸汽室。这些结果代表了一个105倍的改进，在检测到的磁矩在以前的工作，使用原子磁力计检测磁性微粒。灵敏度的提高主要是由于使用了小的蒸气室。在优化的设置中，我们预测检测限为0.17 μm^3。
2011-07-12 physics.atom-ph physics.ins-det
Response of atomic spin-based sensors to magnetic and nonmagnetic perturbations
伪磁自旋耦合的检测需要实现能够灵敏地检测这种相互作用的技术。虽然自旋交换弛豫自由（SERF）磁力测量是最强大的方法之一，使搜索，它遭受了强磁耦合，恶化的伪磁耦合灵敏度。为了解决这个问题，在这里，我们比较，通过数值模拟，SERF磁强计和贵气碱金属共磁强计的性能，在所谓的自补偿制度。我们证明，共同磁强计允许降低对低频磁场的灵敏度，而不损失对磁耦合的灵敏度。在此基础上，我们研究了这两个系统对振荡和瞬态自旋扰动的响应。我们的模拟揭示了约5个数量级的强响应的中子伪磁耦合和约3个数量级的强响应的质子伪磁耦合的共同磁强计比那些SERF磁强计。共磁强计对磁扰动和磁扰动的不同频率响应使得能够区分这两种类型的相互作用。这概述了将共磁力计实现为用于奇异物理学搜索的光学磁力计全球网络（GNOME）的高级传感器的能力，旨在检测超轻玻色子（例如，类轴子粒子）。
2022-01-13 physics.atom-ph physics.ins-det
Stray Magnetic Field Compensation with a Scalar Atomic Magnetometer
我们描述了一个系统的时间依赖性的杂散磁场的补偿使用双通道标量磁强计的基础上的非线性法拉第旋转同步光泵铯蒸气。我们详细的主动控制策略，重点是电子电路，基于一个简单的锁相环集成电路。对所开发的系统的性能和局限性进行了测试和讨论。该系统被应用于显着提高自由感应衰减信号的检测从质子的远程磁化水在超低磁场处理。
2010-06-16 physics.atom-ph physics.ins-det
Three axis vector atomic magnetometer utilizing polarimetric technique
介绍了利用单束椭圆偏振光与原子系统相互作用测量三轴磁场的方法。利用偏振探测结合激光频率调制和磁场调制技术，提取了与磁场方向相关的原子响应。磁强计提供了额外的关键要求，如紧凑的尺寸和大的动态范围的空间应用。此外，仅使用来自偏振计的反射信号来测量三轴磁场，因此可以容易地扩展以进行生物医学应用所需的检测器的空间阵列或/和高灵敏度场梯度测量。
2016-03-28 physics.atom-ph physics.ins-det
Ultra-high sensitivity magnetic field and magnetization measurements with an atomic magnetometer
本文描述了一种基于光泵钾原子的无自旋交换弛豫（SERF）超灵敏原子磁力计。我们证明了磁场灵敏度为160 aT/Hz $^{1/2}$的梯度计安排与测量体积为0.45厘米$^3$和能量分辨率每单位时间的$44 \hbar$。作为由这种磁力计实现的新应用的例子，我们描述了作为温度的函数的弱残余岩石磁化的测量，其灵敏度为10 $^{-10}$ emu/cm $^3$ /Hz $^{1/2}$的量级，温度高达420 $^\circ$ C。
2009-10-12 physics.atom-ph physics.geo-ph physics.ins-det
A high-sensitivity push-pull magnetometer
我们描述了我们的方法的基础上的推挽光泵浦技术的原子磁力。铯蒸气被一束共振激光泵浦和探测，该激光的圆偏振与静态磁场诱导的自旋演化动力学同步调制。磁力计在锁相环中操作，并且它具有低于20 fT/ \sqrt（Hz）的固有灵敏度，使用室温石蜡涂覆的电池。我们使用磁力计监测磁场波动，灵敏度为300 fT/ \sqrt（Hz）。
2013-12-06 physics.atom-ph physics.ins-det
Versatile Hall magnetometer with variable sensitivity assembly for characterization of the magnetic properties of nanoparticles
设计了一种可变灵敏度的霍尔磁强计，用于测量不同方法制备的磁性纳米颗粒的磁性能。这种新型的磁力计也可用于测量散装材料和液体样品。磁力计由两个丙烯酸结构的商用霍尔效应传感器构成，用作千分尺和带有传感器的电路板的支撑。对于操作，磁力计在几分钟内获得完整的磁化曲线。如果具有1.3*10-9 Am 2的磁矩灵敏度至493 mV/mT的灵敏度，则灵敏度可在10至493 mV/mT的范围内调节。它的性能通过磁性纳米颗粒进行测试。作为一个应用实例，我们使用磁性曲线估计纳米颗粒的平均直径。并与透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和动态光散射（DLS）等方法进行了比较。还将磁化结果与通过独立的商业磁力计获得的结果进行比较，其揭示了约0.31 Am 2/kg的误差（即，0.6%）。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Alignment of a Vector Magnetometer to an Optical Prism
本文提出了一种矢量磁力仪与刚性棱镜对准的方法。这使得能够将磁力计轴与设备中的物理表面进行光学比较，并且因此能够绝对确定空间中的磁场方向。这与更常见的技术相反，更常见的技术专注于精确确定磁力计轴之间的相对角度，因此更适合于测量磁场方向的差异。在这里，我们证明精度优于500 $μ$拉德的磁通门磁力计，这也给线圈正交性误差，以类似的精度。还确定了3个轴的相对灵敏度，精度约为5 $\times 10^{-4}$。
2017-04-11 physics.ins-det physics.optics
Modeling an optical magnetometer with electronic circuits - Analysis and optimization
光学磁力计目前能够实现低于1 fT/Hz ^[1/2]的磁力灵敏度。虽然这样的灵敏度通常是获得超低场测量，一组光学磁力计允许在更宽的动态范围内检测的领域，而不会显着妥协的灵敏度。这种设备的一个特定示例是利用调幅非线性磁光旋转的磁力计。它能够通过检测穿过经受磁场的介质的光的偏振状态来测量磁场。本文阐述了这种磁强计的电子电路模拟。它的操作与电子电路设计软件，它允许研究的“磁力计”的性能作为各种参数的函数进行了研究。演示了磁力计的自动操作和自动跟踪“磁场“的能力。与磁强计在一个调查的安排得到的实验结果进行了验证的模拟。
2012-05-05 physics.atom-ph physics.ins-det
Active Underwater Detection with an Array of Atomic Magnetometers
我们报告的2x2阵列的射频原子磁力仪在磁感应断层成像配置。在空气和盐水中演示了导电非磁性目标的主动检测、定位和实时跟踪。由于传感器的灵敏度和可调谐性以及磁感应探测的主动特性，可以实现在不同介质中的穿透和检测。我们获得了100%的自动检测成功率和93%的自动定位成功率在空气和水中，距离传感器的平面190毫米（水下100毫米）。我们预计磁感应断层扫描与原子磁力计阵列在土木工程和维护，石油和天然气工业，地质调查，海洋科学，考古学，搜索和救援以及安全和监视中的应用。
2018-03-21 physics.atom-ph physics.ins-det
Enhanced material defects imaging with a radio-frequency atomic magnetometer
通过监测材料对射频激励场的响应，可以用射频原子磁力计实现材料中结构缺陷的成像。我们展示了两种测量配置，使图像中的振幅和相位对比度的增加，代表了高导电性和高磁导率样品中的结构缺陷。这两个概念都涉及从原子磁力计信号中消除与样品表面正交的激励场分量。第一种方法依赖于直接补偿磁力计信号中的激励场分量的一组线圈的实现。第二种方法利用了射频磁力计对沿其一个轴振荡的磁场不敏感的事实。从简单的建模结果证实了实验观察，并进行了详细讨论。
2018-11-27 physics.app-ph physics.ins-det
Electromagnetic induction imaging with a radio-frequency atomic magnetometer
我们报告了一个紧凑的，可调的，可扩展到大阵列成像设备，基于射频光泵原子磁力计磁感应断层扫描模式。导电物体的成像在室温下、在无屏蔽的环境中并且在没有背景减除的情况下执行。目标物体的电导率图不仅在形状重建方面表现出优异的性能，而且还展示了亚毫米级裂纹和导电屏障渗透的检测。这里介绍的结果表明，未来一代的成像仪器，结合磁感应断层扫描和原子磁力计的无与伦比的性能的潜力。
2016-03-10 physics.atom-ph physics.ins-det
Cs CPT magnetometer for cardio-signal detection in unshielded environment
我们提出第一，令人鼓舞的结果与实验装置的基础上相干人口陷阱，旨在检测生物（心脏）磁场的磁补偿，但未屏蔽量。这项工作包括磁场和磁场梯度补偿，并使用差分检测（共模）磁噪声的消除。与参考（心电图或脉搏血氧仪）信号同步的数据采集允许提高离线平均中的S/N。该装置具有在室温下用小尺寸的头部工作的相关优点，以及允许快速调节直流偏置磁场的相关优点，这导致使传感器适合于检测相对于心脏轴的任何取向和患者胸部周围的任何位置处的生物磁信号，这与其他类型的磁力计的情况不同。
2007-05-11 physics.atom-ph physics.ins-det
All-Optical Vector Atomic Magnetometer
我们展示了一个全光磁强计能够测量的大小和方向的磁场利用非线性磁光旋转的铯蒸气。通过沿正交轴的场的有效调制和随后的磁共振频率的解调来增加矢量能力。这种调制由圆偏振激光束引起的AC斯塔克位移提供。该传感器在测量场幅值时表现出50 fT/Hz ^（1/2）的均方根本底噪声，在场方向上表现出0.5 mrad/Hz ^（1/2）的均方根本底噪声;消除技术噪声将使这些灵敏度分别提高到1/2 fT/Hz ^（1/2）和5 mrad/Hz ^（1/2）。精确的全光矢量磁力计的应用将包括磁敏感的基础物理实验，如寻找中子的永久电偶极矩。
2014-03-28 physics.atom-ph physics.ins-det
Light shift suppression in a CPT magnetometer using linear polarization and double frequency interrogation
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；College of William & Mary（威廉玛丽学院）
本文提出利用线偏振光和双频询问的差分测量方法，在 CPT 原子磁力仪中实现光频移抑制超过 20 倍，并讨论了方法局限性。
2025-10-24 physics.atom-ph physics.ins-det
A Compact, High Performance Atomic Magnetometer for Biomedical Applications
我们提出了一种高灵敏度的室温原子磁力计（AM），设计用于生物医学应用。磁力计传感器头仅为2x2 x5 cm ^3，并且使用容易获得的低成本光学元件构造。AM的磁场分辨率<10 fT/sqrt（Hz），与低温冷却超导量子干涉器件（SQUID）磁强计相当。我们提出并排我们的AM和SQUID磁强计之间的比较，并表明，同样高质量的脑磁图（MEG）和心磁图（MCG）记录可以使用我们的AM。
2013-07-09 physics.ins-det physics.med-ph
Miniature capacitive Faraday force magnetometer for magnetization measurements at low temperatures and high magnetic fields
本文介绍了一种法拉第磁力仪，用于测量温度低至100 mK，磁场高至14 T的磁化强度。将样品安装在柔性悬臂上，形成与固定背板组合的力传感电容器。两种不同的悬臂梁设计。抗扭转悬臂梁允许测量高度各向异性的单晶样品的磁化强度。对金属有机量子磁体（C $_5$ H $_{12}$ N）$_2$ CuBr $_4$（BPCB）和NiCl $_2$ $\cdot$ 4 SC（NH $_2$）$_2$（DTN）的测量证明了该器件的能力。此外，测量样品的磁矩的分辨率优于$10^{-7}$ A $\,$ m $^2$（$10^{-4}$ emu）。该装置在小型化，以适应几乎任何低温恒温器。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.ins-det
Non-invasive detection of animal nerve impulses with an atomic magnetometer operating near quantum limited sensitivity
由人类和动物器官（例如心脏、大脑和神经系统）产生的磁场携带对生物学和医学目的有用的信息。这些磁场最常使用低温冷却的超导磁力计来检测。在这里，我们提出了第一次检测动作电位从动物神经使用光学原子磁力计。通过优化设计，我们能够实现由光的量子散粒噪声和原子自旋的量子投影噪声所支配的灵敏度。这种灵敏度使我们能够用微型室温传感器测量神经冲动，这对于生物医学应用来说是一个关键的优势。将传感器定位在离神经几毫米的距离处，对应于生物学研究中皮肤和神经之间的距离，我们检测由青蛙坐骨神经的动作电位产生的磁场。根据磁场测量，我们确定神经的活动和神经脉冲的时间形状。这项工作开辟了新的途径，实现光学磁力计作为医疗诊断的实用设备。
2016-01-12 physics.ins-det quant-ph
A 20-Channel Magnetoencephalography System Based on Optically Pumped Magnetometers
我们描述了一个多通道脑磁图（MEG）系统，它使用光泵磁力计（OPMs）来感测人脑的磁场。该系统由符合人类受试者头部的20个OPM通道阵列、包含阵列和人类受试者的人体大小的磁屏蔽、驱动OPM阵列的激光系统以及各种控制和数据采集系统组成。我们进行了两个MEG实验：听觉诱发磁场（AEF）和体感诱发磁场（SEF），在三个健康的男性受试者，使用我们的OPM阵列和306通道Elekta-Neuromag超导量子干涉仪（SQUID）MEG系统。所描述的OPM阵列测量磁场的切向分量，而不是所有基于SQUID的MEG系统测量的径向分量。在这里，我们比较的OPM和SQUID为基础的MEG系统的听觉和体感数据记录在同一个人的两个系统的结果。
2017-06-19 physics.ins-det physics.med-ph
Magnetic Induction Imaging with a cold-atom radio-frequency magnetometer
静态或射频\textsc{(rf)}磁场的灵敏检测对于许多基础研究和应用是必不可少的。在这里，我们演示了操作的冷原子为基础的，\textsc{rf}磁强计在执行{1-D和2-D成像}的小金属物体。它是基于一个冷的$^{85}$ Rb原子样品，并在一个无屏蔽的环境中工作，没有活跃的领域稳定。它在$5-35\, \rm{kHz}$范围带宽内显示出高达$200\, \rm{pT}/\sqrt{\rm Hz}$的灵敏度，并且可以在$0.8\, \rm{mm}$厚金属箔中分辨宽的切割$0.4\, \rm{mm}$。我们的系统的特点，使其成为一个很好的候选人在民用和工业监控的应用。
2020-10-09 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Highly Sensitive On-Chip Magnetometer with Saturable Absorbers in Two-Color Microcavities
相互作用的谐振器可以导致强非线性，但细节可能很难预测。在这项工作中，我们研究了两个嵌套的微腔，与氮空位中心在金刚石波导中的相互作用所引入的非线性。每个腔都有不同设计的共振;一个在绿色，一个在红外线。氮空位中心吸收率对绿色和最近观察到的红外跃迁的磁场依赖性使我们能够提出一种可扩展的片上磁强计，它结合了高磁场灵敏度和微米空间分辨率。通过研究系统的行为在几个内部和外部参数，我们解释了主要的非线性引起的NV中心和增强的腔。我们最后表明，腔可以提高磁场灵敏度高达两个数量级。
2016-03-15 physics.ins-det physics.optics
Novel Fabrication of Micromechanical Oscillators with Nanoscale Sensitivity at Room Temperature
我们报告超灵敏微机械振荡器的设计，制造和实施。我们的具有集成磁性结构的单晶硅悬臂梁是同类产品中的第一款：它们采用新型高产量工艺制造，其中磁性薄膜图案化和沉积与悬臂梁制造相结合。这些新的设备已被开发用于悬臂式磁强计和核磁共振力显微镜（MRFM）的力传感器。这两个应用程序已经实现了纳米级的分辨率使用本工作中描述的杠杆。当用作磁力计时，该器件实现的电流磁矩灵敏度在室温下为10^{-15} J/T，与传统磁力计相比，灵敏度提高了1000倍以上。目前MRFM悬臂梁的室温力灵敏度在1 Hz带宽内为~10^{-16} N，这与其类型的类似装置的室温灵敏度相当。有限元建模用于改进设计参数，确保装置满足实验要求，并将模态形状与观测结果相关联。优化了MEMS制造工艺，平均产率约为85%，取向优于1000 nm。当需要纳米尺度尺寸时，使用制造后聚焦离子束铣削来进一步图案化集成磁性结构。
2006-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Dual channel self-oscillating optical magnetometer
本文报道了一种基于非线性磁光旋转效应的双通道磁强计。Cs原子被光学泵浦，并由调谐到D $_2$线的自由运行二极管激光器探测。泵浦激光器的宽频率调制用于产生同步塞曼光泵浦和超精细再泵浦。该磁力计工作在无屏蔽环境中，通过差分测量的方法消除了远距离磁源的杂散信号。在这种情况下，磁力计同时给出磁场模量和场差。共模噪声抑制允许灵敏度为\pthz{2}的高分辨率磁力测量。这种灵敏度与长期稳定性和大带宽相结合，使得可以在5 cm $^3$的测量体积中检测水质子磁化及其自由感应衰减
2009-02-25 physics.atom-ph physics.ins-det
Gradient spin echo enhanced proton precession magnetometer: a novel system for field gradient measurement
梯度自旋回波增强质子旋进磁力仪是一种新型的除测量磁场外还能测量背景场一阶梯度的磁力仪系统。该系统包括一个传统的质子旋进磁力仪配备麦克斯韦线圈对和电子，允许进行梯度自旋回波实验。在梯度自旋回波过程中，基于背景梯度场、开关梯度场和开关反转时间，自旋回波信号在理论上可预测的时间形成。这种方法的重要优点在于，与测量两个不同点之间的磁场差的常规质子梯度仪相比，梯度自旋回波增强质子磁力仪测量在测量磁场的相同位置处的场梯度。实验结果表明，在-0.25 ~+0.25UNFT/m的梯度场范围内，用该系统测量背景梯度场的平均均方根误差为0.02μT/m。通过对该系统的优化，可以显著减小上述误差，并且该仪器可以用于许多不同的应用。
2020-07-18 physics.atom-ph physics.ins-det
Magnetocardiography with a modular spin-exchange relaxation free atomic magnetometer array
我们提出了一个便携式四通道原子磁力计阵列工作在自旋交换弛豫自由制度。磁力计阵列具有几个设计特征，旨在最大限度地提高其对生物磁测量的适用性，特别是胎儿心磁图，例如紧凑的模块化设计和光纤耦合激光器。模块化设计允许每个磁力计的独立定位和定向，原则上允许非平面阵列几何形状。在磁屏蔽室中使用该阵列，我们获得成人心磁图。这些测量采用6-11 fT Hz^（-1/2）单通道基线灵敏度进行，该灵敏度与磁屏蔽室的独立测量噪声水平一致。
2011-10-03 physics.atom-ph physics.ins-det physics.med-ph
Precise Measurement of Magnetic Field Gradients from Free Spin Precession Signals of $^{3}$He and $^{129}$Xe Magnetometers
我们报告的精确测量磁场梯度提取的横向弛豫率旋进自旋样品。实验方法是基于气体，核自旋极化的$^3$他和$^{129}$原子的自由进动在一个球形细胞内的磁引导场约400 nT使用LT $_C$ SQUID作为低噪声磁通量探测器。的横向弛豫率的两个自旋物种同时监测的磁场梯度变化。对于横向弛豫时间达到100 h，可以推导出穿过自旋样品的剩余纵向场梯度为$|\vec{\nabla}B_z|=(5.6 \pm 0.4)$ pT/cm。该方法利用了高信噪比的优势，利用该高信噪比可以监测衰减的自旋进动信号，这最终导致在亚pT/cm尺度下确定磁场梯度的异常准确度。
2016-08-05 physics.atom-ph physics.ins-det
An ultra-low field SQUID magnetometer for measuring antiferromagnetic and weakly remanent magnetic materials at low temperatures
本文提出了一种测量某些反铁磁体和一般弱反铁磁性材料外部磁场的新装置。该装置具有高灵敏度超导量子干涉器件（SQUID）磁力计，其磁场分辨率约为1000 nm。10 fT，在1.5 - 65 K的温度范围内对样品空间进行非电动热化，采用非电动样品移动驱动器和光学位置编码。为了最大限度地减少磁化率的影响，设置组件消磁，并实现与塑料材料在样品附近。在磁屏蔽室中运行该装置可以在原位获得远低于150 nT的明确的超低磁背景场。该装置能够研究无法用高场磁化率装置，光学方法或中子散射技术测量的固有弱磁性材料，为研究例如自旋螺旋多铁性，Skyrmion材料和自旋冰提供了新的机会。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
Demonstration of magnetically silent optically pumped magnetometers for the TUCAN electric dipole moment experiment
本研究演示了一款用于TUCAN电偶极矩实验的无磁光泵铯磁强计，其具备高灵敏度与高稳定性，支持单激光驱动多传感器，可用于高灵敏度磁学测量场景。
2024-08-12 physics.atom-ph physics.ins-det
Integrated optically pumped magnetometer for measurements within Earth's magnetic field
我们提出了一种便携式光泵磁强计仪器的超灵敏测量地球的磁场。该系统的中心部分是一个传感器头操作的MEMS为基础的Cs蒸气细胞在光移分散Mz模式。它通过柔性电缆连接到紧凑的电池驱动电子模块。我们简要回顾了该设备的工作原理，并详细介绍了传感器头和电子器件的实现。我们示出了在50 μ T的静态磁场振幅内的屏蔽和非屏蔽测量，展示了传感器系统的噪声水平下降到140 fT/ \sqrt{Hz}和几个100 Hz的传感器带宽。在传感器噪声的详细分析中，我们揭示了该系统受到技术来源的限制，并采用简单的策略进一步改善其基本噪声限值12 fT/ \sqrt{Hz}。我们评估的参数定义的传感器带宽的理论建模的基础上布洛赫方程。最后，我们比较了我们的传感器的性能，一个商业SQUID系统的测量环境中典型的地磁观测实践和地磁勘探。
2021-10-01 physics.atom-ph physics.ins-det
On the Road with a Diamond Magnetometer
本文提出一种可在移动平台上工作的便携式矢量金刚石磁力仪，结合反馈控制实现车载磁图绘制，并通过GPS标记磁场数据，与磁通门磁力仪结果一致。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Sensitivity of Proposed Search for Axion-induced Magnetic Field using Optically Pumped Magnetometers
利用光泵磁强计研究了外磁场中暗物质诱导的振荡电流。该实验基于Sikivie、Sullivan和Tanner的LC电路轴子检测概念。轴子-光子耦合对麦克斯韦方程组的修正导致在存在磁场的情况下产生一个频率等于轴子质量的微小振荡磁场。这种感应磁场可以在室温实验中使用具有最灵敏的无制冷剂磁场传感器OPM的LC电路放大器来搜索，从而避免了对复杂且昂贵的制冷系统的需要。我们讨论了如何修改现有的磁共振成像（MRI）实验，以搜索轴子在以前未探索的参数空间的一部分。我们现有的检测设置，优化MRI，已经是敏感的轴子质量附近的$3\times10^{-10}$ eV的$10^{-7}$ GeV $^{-1}$的轴子光子耦合。虽然这是排除了从天体物理学和太阳轴子搜索的限制，我们表明，现实的修改，并优化轴子检测实验，可以设置一个新的限制轴子光子耦合高达三个数量级超过目前的最佳限制，轴子质量之间的$10^{-11}$电子伏特和$10^{-7}$电子伏特。离子质量之间的$10^{-11}$电子伏特和$10^{-7}$电子伏特。
2018-03-22 nucl-ex physics.ins-det
Nuclear spin gyroscope based on an atomic co-magnetometer
我们描述了一种基于碱金属-稀有气体共磁强计的核自旋陀螺仪。光学泵浦的碱金属蒸气被用来激发惰性气体原子并检测它们的陀螺旋进。由于磁场以及它们的梯度和瞬态的自旋旋进可以在这种布置中被消除。通过在自旋交换弛豫自由（SERF）制度中使用高密度碱金属蒸气来增强灵敏度。用K-3 He共磁强计，我们证明旋转灵敏度为5 × 10^（-7）rad/sec/Hz^（1/2）。由于21 Ne的磁矩较小，使用21 Ne可以将旋转信号增加10倍，并且对于具有10 cm ^3测量体积的21 Ne陀螺仪，基本旋转灵敏度极限约为2 × 10^（-10）rad/sec/Hz^（1/2）。
2005-05-12 physics.atom-ph physics.ins-det
Phase projection errors in rf-driven optically pumped magnetometers
Institute of Physics Belgrade, University of Belgrade（贝尔格莱德物理研究所，贝尔格莱德大学）；Physics Department, University of Fribourg（弗里堡大学物理系）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）
本研究分析了射频驱动光学泵磁强计中射频激励场与光功率调制之间的相位关系，揭示了$M_x$磁强计在响应时间和准确性方面的限制，特别是在使用主动电子反馈时。
2026-01-21 physics.atom-ph physics.ins-det
Sub-picotesla widely tunable atomic magnetometer operating at room-temperature in unshielded environments
我们报告的单通道铷射频原子磁力计工作在非屏蔽环境和近室温下，测量灵敏度为130 fT/ \sqrt{Hz}。我们证明了一致的，窄带宽操作在kHz - MHz频带，对应于三个数量级的磁场振幅。由反馈回路控制的补偿线圈系统主动且自动地稳定传感器周围的磁场。我们测量了一个数量级的50 Hz噪声贡献的减少。传感器的有效体积很小，仅为57 mm^3，提高了测量的空间分辨率。低温操作，没有任何磁屏蔽，加上广泛的可调谐性，低光束功率，大大扩展了我们的设备的潜在场应用范围。
2018-08-24 physics.atom-ph physics.ins-det
Diamond magnetometer enhanced by ferrite flux concentrators
基于金刚石中氮空位（NV）中心的磁强计是一种很有前途的室温固态传感器。然而，它们对低频（<1 kHz）磁场的灵敏度目前已报道为>10 pT s^{1/2}，排除了在医学成像、地球科学和导航中的潜在应用。在这里，我们表明，高磁导率的磁通量集中器，收集磁通量从一个更大的区域，并集中到金刚石传感器，可以用来提高灵敏度的金刚石磁力计。通过将NV掺杂的金刚石膜以蝴蝶结配置插入两个铁氧体锥体之间，我们实现了金刚石内的磁场振幅的~250倍增加。我们证明了~0.9 pT s^{1/2}的灵敏度磁场在10和1000 Hz之间的频率范围内，使用双共振调制技术来抑制NV自旋能级的热位移的影响。这是使用200 mW的激光功率和20 mW的微波功率来实现的。本工作通过使用微结构磁性材料来操纵磁场，为金刚石量子传感器引入了一个新的维度。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Studying and applying magnetic dressing with a Bell and Bloom magnetometer
当自旋在静态场（保持场）中旋进时，会发生磁修整现象。通常研究的是均匀且沿一个方向振荡的外场。我们研究了两种特殊组态下的自旋动力学。在第一种情况下，不均匀的修整场产生空间依赖的修整现象，这有助于在强不均匀的静态场中操作磁力计。在第二种情况下，除了通常的配置与静态和强正交振荡磁场，我们添加了一个次级振荡场，这是垂直于两者。该系统显示出新颖有趣的功能，准确地解释和理论建模。这些新功能的可能应用进行了简要讨论。
2021-04-15 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Search for exotic spin-dependent interactions with a spin-exchange relaxation-free magnetometer
我们提出了一种新的实验方法来探索异国情调的自旋相关的相互作用，使用自旋交换弛豫自由（SERF）磁力计，最灵敏的非低温磁场传感器。这种方法研究了位于SERF磁力计的蒸汽单元内的光学偏振电子自旋与外部固态物体的非偏振或偏振粒子之间的相互作用。自旋相关相互作用与磁力计的极化电子自旋的耦合引起电子自旋的倾斜，这可以通过类似于外部磁场的探测激光束以高灵敏度检测到。我们估计，通过移动非极化或极化的对象旁边的SERF Rb蒸汽细胞，实验限制的自旋相关的相互作用可以显着改善现有的实验，和新的限制的耦合强度可以设置在相互作用范围低于0.01米。
2016-07-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Enhancement of Scattering Efficiency and Development of Optical Magnetometer Using Quantum Measurement Set Up
采用量子测量原理检测水质和纳米胶体的存在。该装置使用空间低相干光源，其测量结果取决于反射表面和线性偏振器的存在。反射表面的引入引起增强的侧向散射。这种增强效应对纯水、离子和纳米粒子具有特定的模式，可以用于高灵敏度地检测液体的折射率。差分增强可以用作光学磁力计，其灵敏地感测胶体磁性纳米颗粒的磁矩，其浓度通过其他测量技术无法维持。
2015-12-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Miniature cavity-enhanced diamond magnetometer
提出了一种基于金刚石中氮空位（NV）中心的高灵敏度小型化腔增强室温磁场传感器。通过探测1042 nm自旋单态跃迁的吸收来检测磁共振信号。为了提高吸收信号，将金刚石放置在光学谐振器中。该器件的磁场灵敏度为28 pT/ $\sqrt{\rm{Hz}}$，投影光子散粒噪声限制灵敏度为22 pT/ $\sqrt{\rm{Hz}}$，估计量子投影噪声限制灵敏度为0.43 pT/ $\sqrt{\rm{Hz}}$，传感体积为$\sim$ 390 $μ$ m $\times$ 4500 $μ$ m $^{2}$。所提出的小型化装置是用于生物医学应用的内窥镜磁场传感器的基础。
2017-06-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Tensor gradiometry with a diamond magnetometer
提出一种扫描式光纤耦合氮空位中心矢量磁力仪，利用微波激发频率反馈控制保持移动中的灵敏度，并通过实时计算磁张量梯度图像实现了比矢量或标量成像更小的损伤检测。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
High-frequency magnetic response measurement of test mass with a fluxgate magnetometer for gravitational wave detection
本文针对空间引力波探测器中检验质量与磁场耦合产生的噪声问题，提出一种通过直接探测均匀磁场中检验质量感应磁场来测量其高频磁响应的方法，测量频率达1500 Hz，满足探测需求。
2025-03-04 astro-ph.IM gr-qc physics.app-ph
Sub-millimetric ultra-low-field MRI detected in situ by a dressed atomic magnetometer
磁共振成像（MRI）是公认的微创测量提取详细空间信息的优秀工具。超低场（ULF）MRI的努力是为了简化扫描仪，减少伪影和不兼容性。光学原子磁力计（OAM）是适合ULF操作的灵敏磁探测器之一，但它们与MRI中使用的强场梯度不兼容。我们表明，磁敷料技术恢复的OAM的可操作性，尽管梯度，我们展示了亚毫米分辨率的MRI与紧凑的实验装置的基础上原位检测。的概念验证实验产生一维成像的远程磁化样品与双传感器，但该方法适合于被改造为3-D成像的磁化样品在本地。也可以扩展到多传感器架构。
2019-10-01 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Tiny adiabatic-demagnetization refrigerator for a commercial superconducting quantum interference device magnetometer
为商用超导量子干涉装置磁强计[Quantum Design公司的磁性测量系统]研制了一种小型绝热退磁制冷机（T-ADR）。整个T-ADR系统安装在直径为$8.5$ mm、长度为$250$ mm的圆柱形空间内，并可插入MPMS的狭窄样品管中。T-ADR中的吸附泵是独立的，因此不需要复杂的气体处理系统。使用单晶Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$石榴石（$\sim 2$克）作为磁制冷剂，常规可达到的最低温度为$\sim 0.56$ K。磁化异常的检测下限为$\sim 1 \times 10^{-7}$ emu，由测量磁化的波动估计。背景水平为$\sim 5 \times 10^{-5}$ emu，在$H = 100$ Oe下低于2 K，这主要归因于来自磁制冷剂的污染顺磁信号。
2016-12-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con physics.ins-det
Vector Magnetometry Exploiting Phase-Geometry Effects in a Double-Resonance Alignment Magnetometer
双共振光泵磁力计具有动态范围宽、灵敏度高等优点，是无屏蔽磁场测量的理想仪器。使用线性偏振泵浦光在原子样品中产生对准，其在局部静态磁场中演变，并且由谐振施加场扰动驱动，调制透射光的偏振。我们首次表明，所观察到的第一和第二谐波分量的振幅和相位在传输的极化信号包含足够的信息来测量静态磁场的大小和方向。我们描述了一个实验室系统，这些影响的实验测量和验证所观察到的信号的理论推导。我们演示了不同静态场方向下的矢量场跟踪，并表明可以同时观察静态场幅度和方向，在最敏感的场方向上实验实现的分辨率为1.7 pT和0.63 mrad。
2018-02-26 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Diamond-based optical vector magnetometer
在这里，我们描述了一个高分辨率的光学磁强计的建设和表征，以测量设备的表面附近的磁层上的全矢量磁场。这种固态器件基于量子传感器，该传感器由超纯金刚石表面下方小于20 nm的氮空位（NV）中心层创建。这种纳米传感器的集合提供了能够以亚微米分辨率和高灵敏度映射磁场和表面电流密度的多功能装置，使其适合于许多应用。在这里，我们展示了一个定制的原型来演示操作概念验证设备。
2022-09-12 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Chemically resolved nuclear magnetic resonance spectroscopy by longitudinal magnetization detection with a diamond magnetometer
本研究提出Ramsey-M_z协议，利用金刚石磁力计检测纵向磁化，在0.32T下实现约350ppb化学位移分辨，验证了其在亚纳升级NMR检测中的高分辨率潜力。
2025-03-04 physics.app-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Sensitive endoscopic diamond magnetometer for non-contact sensing in confined environments
Institute of Applied Quantum Technologies, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学应用量子技术研究所）
提出一种6 mm直径内窥镜探头金刚石量子磁力计，通过多芯光纤束分离激发与收集实现91 pT/√Hz灵敏度，用于电池电流成像。
2026-06-18 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Performance of a radio-frequency two-photon atomic magnetometer in different magnetic induction measurement geometries
本文研究了射频双光子原子磁力仪在不同磁感应测量几何构型下的性能，识别了双光子光谱分量并演示了相位信息提取方法，引入的自补偿构型通过单线圈产生双射频场实现了高对比度缺陷测量。
2024-10-03 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
