Microscale Fiber-Integrated Vector Magnetometer with On-Tip Field Biasing using NV Ensembles in Diamond Microcystals
针对现有矢量磁力仪依赖外部偏置装置难以小型化的问题，提出一种光纤尖端集成微型线圈的金刚石NV系综矢量磁力仪，实现了小体积下全立体角矢量磁场高灵敏测量。
2024-08-16 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Optical Magnetometry based Current Source
我们提出了一种基于光学磁强计的电流监测系统，该系统能够在室温下区分真实的电流变化与环境影响。该系统由一个专用的热稳定磁场约束线圈和一个阵列的四个光泵磁力计安排在一个二维梯度配置。这些磁力计监测线圈内部的磁场变化，其与线圈的驱动电流的变化相关。该系统使用数字信号处理单元来实时提取和记录由磁力计测量的磁场值，这允许对电流进行实时监测。该系统的线圈由印刷电路板制成，可以轻松更改以适应电流到场的转换。因此，我们可以将该系统的适用性扩展到宽范围的电流。通过使用该系统来主动反馈控制电流源，我们将20 mA的电流稳定在优于$5 \times 10^{-9}$的水平上。
2021-03-19 physics.atom-ph physics.ins-det
An ultra-sensitive and wideband magnetometer based on a superconducting quantum interference device
用于脑磁图或超低场核磁共振等生物磁学研究的超导量子干涉器件（SQUID）中的磁场噪声通常受到仪器杜瓦噪声的限制。我们构建了一个宽带，超低噪声系统与一个45毫米直径的超导拾波线圈电感耦合到一个电流传感器SQUID。分别采用镀铝聚酯织物作为超绝热层和氧化铝条作为热屏蔽层，减小了液氦杜瓦中的热噪声。在柏林磁屏蔽室2（BMSR2）的中心放置一个磁力计拾波线圈，在约20 kHz和约2.5 MHz系统带宽之间的白噪声范围内，可实现约150 aT Hz $^{-1/2}$的噪声水平。在较低频率下，分辨率受到屏蔽室墙壁产生的磁场噪声的限制。将BMSR2建模为具有连续μ金属壁的封闭立方体，我们可以定量地再现其测量的场噪声。
2017-02-17 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Fast switching coil system for sample premagnetization in an unshielded ultra-low-field Nuclear Magnetic Resonance experiment
我们提出了一个系统开发的预磁化液体样品在超低场核磁共振（NMR）实验。将几毫升的液体样品暴露于约70 mT的磁场中，该磁场被快速关闭，从而留下横向微特斯拉场，其中原子核开始进动。瞬态和中间场水平的准确表征使得基于光学磁力计的检测系统能够可靠地操作。
2020-04-06 physics.ins-det
An automated and versatile ultra-low temperature SQUID magnetometer
我们提出了一个基于SQUID的磁力计的设计和施工的操作温度T = 10 mK，同时保持与通常用于商业SQUID磁力计的样品架的兼容性。该系统是基于耦合到二阶梯度计的dc-SQUID。将样品放置在稀释冰箱的塑料混合室内，并通过3 He流直接热化。通过提升整个稀释制冷机插入件来实现通过拾取线圈的移动。自主开发的软件提供了完全自动化和简单的用户界面。
2004-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
Eddy current imaging with an atomic radio-frequency magnetometer
我们使用一个射频$^{85}$ Rb碱蒸汽细胞磁强计的基础上，石蜡涂层的细胞与长的自旋相干时间和一个小的，低电感的驱动线圈，以创建不同对象的高分辨率电导率地图。我们解决了导电物体中的亚毫米特征，我们表征了我们技术的频率响应，通过在高达250 kHz的频率下工作，我们能够根据感应响应区分不同的导电材料。该方法适用于覆盖宽范围的驱动频率，并且可以潜在地用于检测具有低DC电导率的非金属物体。
2016-03-16 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
Anatomical MRI with an atomic magnetometer
超低场（ULF）MRI是用于廉价医学成像的有前途的方法，其具有优于常规仪器的各种额外优点，诸如低重量、低功率、便携性、不存在来自金属的伪影以及高对比度。利用SQUID已经成功地实现了解剖学ULF MRI，但是SQUID具有需要冷冻剂的缺点。原子磁力计具有与SQUID相当的灵敏度，原则上可用于ULF MRI以取代SQUID。不幸的是，由于原子磁力计对磁场和梯度的敏感性，存在一些问题。在低频时，噪声也很大，需要屏蔽室来提高灵敏度。在本文中，我们表明，在85 kHz，原子磁力计可以用来获得解剖图像。这是第一次演示使用原子磁力计进行解剖MRI。在SNR为10的情况下，在大约六分钟的采集时间内，所展示的分辨率为1.1x1.4 mm2。讨论了该方法的一些应用。通过几种措施，还可以提高灵敏度以达到1x1 mm2的分辨率，这在医学成像中是典型的。
2012-12-20 physics.atom-ph physics.ins-det physics.med-ph
Quantum Magnetometers for Infrastructure Inspection and Monitoring
Florida International University（佛罗里达国际大学）
本文综述了室温量子接收器平台，探讨了光泵原子磁强计和氮空位钻石磁强计在基础设施检测中的应用，强调了其在低频感应测量和近表面磁场映射中的优势。
2026-03-25 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Magnetic Resonance Imaging with a Dielectric Lens
近年来，超材料被用于改善磁共振图像的信噪比（SNR），取得了很好的效果。然而，聚合物在磁共振成像中产生高质量图像的用途尚未得到充分研究。这些研究探索了使用介质周期性阵列作为透镜，以提高单表面线圈产生的图像SNR。商业聚碳酸酯玻璃片与圆形线圈一起使用，以在临床MR成像仪上在3特斯拉下生成体模图像。
2009-11-20 physics.ins-det physics.med-ph
A Cryogenic Tune and Match Circuit for Magnetic Resonance Microscopy at 15.2T
针对磁共振显微术信噪比受限且样品难与低温隔离的问题，设计仅冷却调谐匹配电路的液氮低温腔，在15.2T系统下实现2倍信噪比提升，为样品温度隔离提供更多空间。
2023-08-25 physics.ins-det physics.med-ph
Ultra-sensitive SQUID instrumentation for MEG and NCI by ULF MRI
介绍了生物磁学中对超灵敏SQUID仪器的结构要求。通常，SQUID感应耦合到拾取线圈，并且对于这种布置，可以通过增加感测线圈面积来改善噪声性能。为了达到最佳的灵敏度，必须考虑信噪比（SNR），这是一个复杂的源特性和噪声源之间的相互作用。事实证明，即使对于相同的源，也需要单独的拾波线圈设计来获得各种噪声特性。因此，具有不同尺寸拾波线圈的混合系统是多用途应用的最佳选择。还描述了一个接近SQUID本征噪声水平的单通道系统。这可以通过利用特殊的杜瓦瓶设计来实现，从而进一步提高SNR。这样的系统可以用于通过超低场磁共振的电流密度成像和神经元电流成像，其中它还必须能够耐受高达100-200 mT的场。
2019-03-22 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Optically-powered Low Power Low Noise Amplifiers for MRI
Division of Medical Physics, Department of Diagnostic and Interventional Radiology, Medical Center – University of Freiburg, Faculty of Medicine – University of Freiburg（弗赖堡大学医学院医学中心诊断与介入放射学系医学物理分部）；Microsystems for Biomedical Imaging Group, Department of Microsystems Engineering, University of Freiburg（弗赖堡大学微系统工程学院生物医学成像微系统小组）
研究旨在开发光驱动的低功耗低噪声放大器（LPLNA）用于磁共振成像，采用两级级联放大器设计并在单面PCB实现，相比商用LNA功耗低五倍，在多方面性能相当，证明其用于光驱动射频接收线圈阵列的可行性及应用潜力。
2026-07-14 cs.SY eess.SY physics.ins-det
Superconducting receiver arrays for magnetic resonance imaging
超导量子干涉器件（SQUID）使在超低微特斯拉范围的磁场中进行磁共振成像（MRI）成为可能。在这项工作中，我们调查的设计参数影响的信号和噪声性能的SQUID为基础的传感器和多通道磁力计的MRI的大脑。除了传感器的本征特性外，各种噪声源以及超导探测器线圈的尺寸、几何形状和数量也是影响图像质量的重要因素。我们推导出基于多通道数据的最佳组合的品质因数，分析不同的传感器阵列设计，并提供工具来理解信号检测和不同的噪声机制。这项工作形成了一个指南，使imagingandsensor-oriented读者的设计决策。
2020-01-15 cond-mat.supr-con eess.IV eess.SP
A microfabricated optically-pumped magnetic gradiometer
我们报道了一种基于气相碱金属原子光谱的微型原子磁梯度仪的研制。梯度计，它在自旋交换弛豫自由制度，有一个60毫米的长度和12毫米的横截面直径，并由两个芯片级原子磁力计，这是由一个共同的激光询问。该传感器可以在20 mm基线上测量10 fT/Hz $^{1/2}$（频率高于20 Hz）的磁场差异。在10 Hz时，磁场噪声的最大抑制为1000。通过使用一组补偿线圈缠绕在传感器周围，我们还测量了传感器的灵敏度在几个外部偏置场强度高达150 mG。该器件适用于需要灵敏梯度场信息和高共模噪声消除的应用。
2017-01-12 physics.atom-ph physics.ins-det
A real time digital receiver for correlation measurements in atomic systems
我们提出了一个通用的，可重构的，低成本（$<$ 350美元）的软件定义的数字接收系统（DRS）的时间相关测量原子自旋系综的发展和表征。我们演示了使用DRS作为一个高分辨率磁强计的组成部分。基于数字接收器的快速傅里叶变换光谱仪（FFTS）与传统的扫频频谱分析仪（SFSA）相比，在信噪比（SNR）方面的性能通常更优越。在被分析的信号在频域中是非常窄的频带的应用中，在减小的带宽上以高速记录它们提供了更长时间研究它们的灵活性。我们在STEMLab 125-14 FPGA平台上构建了DRS，它有两种不同的操作模式：FFT光谱仪和实时原始电压记录模式。我们将其应用于原子自旋噪声谱（SNS）中，对其性能进行了评估。我们证明，信噪比提高了一个数量级以上的FFTS相比，商业SFSA。我们还强调，与此DRS操作在触发数据采集模式下，可以实现自旋噪声（SN）信号与高SNR在低至100毫秒的记录时间窗口。我们利用这一特点进行时间分辨高分辨率磁力测量。虽然接收器最初是为SNS实验开发的，但它也可以很容易地用于其他原子、分子和光学（AMO）物理实验。
2021-01-25 physics.atom-ph physics.ins-det
Electromagnetic Noise Characterization and Suppression in Low-Field MRI Systems
MRILab, Institute for Molecular Imaging and Instrumentation (i3M), Spanish National Research Council (CSIC) and Universitat Politècnica de València (UPV)（分子成像与仪器研究所，西班牙国家研究委员会，巴伦西亚理工大学）
本文提出了一种实用协议，用于识别和抑制低场MRI系统中的电磁噪声，使系统接近热噪声极限，同时提供指导以集成额外组件而不影响信噪比。
2025-12-12 physics.ins-det physics.med-ph
Magnetic Field Simulation and Correlated Low-Frequency Noise Subtraction for an In-Orbit Demonstrator of Magnetic Measurements
本文针对纳米卫星磁测量仪器MELISA在轨验证中受低频磁场干扰的问题，提出利用Helmholtz线圈系统模拟低地球轨道环境磁场，并通过fluxgate磁力仪关联测量实现低频噪声扣除，为MELISA-III在轨验证铺平道路。
2024-10-17 astro-ph.IM physics.ins-det
