NMR detection with an atomic magnetometer
我们演示了使用非低温原子磁力计检测NMR信号，并描述了这种技术的几个新的应用。使用自旋交换弛豫自由K磁强计检测0.5 $μ$ T场中的无水感应衰减（FID）信号，并描述了使用多通道磁强计进行3-D MRI仅需要单个FID信号的可能性。我们还证明了检测不到$10^{13}$ $^{129}$的NMR信号增强了540倍，由于费米接触与K原子的相互作用。该技术允许在适合于远程NMR应用的流动系统中检测小于$10^{9}$ $^{129}$的自旋。
2004-11-17 physics.atom-ph
Synchronous Optical Pumping of Quantum Revival Beats for Atomic Magnetometery
在钾原子的基态中，由于塞曼能级的非线性间隔，我们观察到了具有周期性回复的量子拍频，并通过在拉莫尔频率和回复频率处对泵浦光进行双重调制，证明了它们的同步光泵浦。我们发现，同步泵浦增加了4倍的自旋极化的程度。作为一个实际的例子，我们探讨了这种双调制技术的应用，原子磁力计工作在地磁场范围内，发现它可以提高灵敏度和减少磁场取向依赖的测量误差特有的碱金属磁力计。
2006-11-01 physics.atom-ph
The Bell-Bloom-type optically-pumped FID Rubidium atomic magnetometer with a multi-passing probe beam and two counter-propagating pump beams
State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, and Institute of Optoelectronics, Shanxi University（山西大学量子光学器件与量子光学技术国家重点实验室及光电研究所）；School of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University（山西大学物理电子工程学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
本文提出一种集成正交极化反向传播泵光和多程探测的贝尔-布卢姆型铷FID磁强计，通过均质原子自旋极化分布和抑制光移及功率展宽效应，提升磁感应强度测量精度和灵敏度。
2026-04-03 physics.atom-ph
Can a quantum nondemolition measurement improve the sensitivity of an atomic magnetometer?
考虑了利用连续量子非破坏测量引起的自旋压缩的理想化原子磁力计的噪声特性。这种磁力计通过检测远失谐光的旋光度来测量$N$原子自旋的自旋进动。基本噪声源包括量子投影噪声和光子散粒噪声。对于比在没有光的情况下观察到的自旋弛豫时间（$τ_{\rm rel}$）除以$\sqrt{N}$短得多的测量时间，磁力计的最佳灵敏度缩放为$N^{-3/4}$，因此可以实现优于通常灵敏度缩放为$N^{-1/2}$的优点。然而，在较长的测量时间，优化的灵敏度缩放为$N^{-1/2}$，作为一个普通的散粒噪声限制磁强计。如果使用强压缩探测光，原则上可以在很短的测量时间内达到海森堡不确定性极限。然而，如果测量时间超过$τ_{\rm rel}/N$，则再次恢复$N^{-1/2}$缩放。
2004-07-24 physics.atom-ph
Gradiometry-free noise suppression in RF atomic magnetometers
我们证明了基于光泵射频（RF）原子磁力计的传感器的灵敏度检测到的RF磁场的偏振状态，并测量$>$ 36 dB的幅度灵敏度差异相反的圆场极化。这种灵敏度可以用于创建新的传感器，该传感器将允许信号检测，同时抑制环境噪声，而不管信号源和噪声源之间的距离，与传统的梯度测量配置相反。另外，这种传感器将是定向敏感的，因为所检测到的信号的相位被示出为取决于传感器的检测轴与到发射器的方向之间的角度。
2018-09-24 physics.atom-ph
Characterizing current noise of commercial constant-current sources by using of an optically-pumped rubidium atomic magnetometer
本文提出用光泵浦铷原子磁力仪表征商用恒流源电流噪声的方法，通过校准线圈常数转换灵敏度，比较六种恒流源，发现是德科技B2961A噪声最低，为高精度恒流源和基础物理研究提供参考。
2023-09-06 physics.atom-ph
The polarization and the fundamental sensitivity of $^{39}$K ($^{133}$Cs)-$^{85}$Rb-$^{4}$He hybrid optical pumping spin exchange relaxation free atomic magnetometers
混合光抽运无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计可以实现磁场和惯性的双灵敏度测量。研究了基于$^{\text{39}}$ K-$^{\text{85}}$ Rb- $^{\text{4}}$ He和$^{\text{133}}$ Cs- $^{\text{85}}$ Rb-$^{\text{4}}$ He的两种混合光抽运SERF磁强计的$^{\text{85}}$ Rb偏振特性。发现了$^{\text{85}}$ Rb的偏振态分别随缓冲气体$^{\text{4}}$ He和淬灭气体$_{\text{2}}$的数密度、抽运光的抽运速率和样品池温度的变化而变化，为磁强计的设计提供了实验指导。我们得到了散粒噪声对混合光泵SERF磁强计基本灵敏度的一般公式。该公式描述了磁强计的基本灵敏度随缓冲气体和淬灭气体的数密度、泵浦光的泵浦速率、外磁场、池有效半径、测量体积、池温度和测量时间的变化。当$^{\text{85}}$ Rb极化为$0.1116$时，PDMATHABMMPDMATHABMVPDMATHABMPDMATHABMPDMATHABMUPDMATHABMV和PDMATHABMNK- $^{\text{4}}$磁力仪的基本灵敏度在两种磁力仪之间最高.我们估计混合光泵SERF磁力仪的基本灵敏度极限优于$1.8359\times10^{-2}$ $aT/Hz^{1/2}$，高于K SERF原…
2017-07-12 physics.atom-ph
A Cold Atom Radio-Frequency Magnetometer
我们提出并演示了一个射频原子磁力计与亚多普勒激光冷却铷-87。通过简单紧凑的设计，我们的系统在无屏蔽的环境中表现出$330~pT/\sqrt{Hz}$的灵敏度，从而匹配或超过先前报道的冷原子设计。通过将射频原子磁力仪的多种用途和鲁棒性与激光冷却的详细控制相结合，我们的冷原子射频磁力仪具有将原子磁力测量应用推向高空间分辨率的潜力。可以预期在应用科学、材料表征和纳米技术的计量学方面的直接影响。
2019-02-21 physics.atom-ph
Suppression of heading errors in Bell-Bloom optically pumped free-induction-decay alkali-metal atomic magnetometers
针对原子磁强计的指向误差问题，本研究通过Bell-Bloom光泵浦方法抑制前两种误差源，并提出单磁强计空间/时间平均极化、共磁强计结合双碱原子拉莫尔频率的方案，将非线性塞曼效应引起的指向误差抑制在1 nT以内。
2025-02-19 physics.atom-ph
Measuring magnetic field coil constants based on atomic magnetometry and fluxgate magnetometry
该研究利用光泵浦铷自由感应衰减磁力计和磁通门磁力计在磁屏蔽条件下测量磁场线圈常数，通过比较获得0.9967的校准因子，实现了原子磁力计对磁通门磁力计的校准，方法简单易行。
2024-02-07 physics.atom-ph
Diffusive Suppression of AC-Stark Shifts in Atomic Magnetometers
在原子磁力计中，与圆偏振光相关联的矢量AC斯塔克位移产生空间变化的有效磁场，其限制磁力计响应并用作噪声源。我们描述了一个方案，从而光学泵浦的磁强计细胞的一个小的子体积，并依赖于扩散来传输极化原子允许磁强计以最小的灵敏度的AC-斯塔克场进行操作。
2012-12-21 physics.atom-ph physics.med-ph
Dead-zone-free single-beam atomic magnetometer based on free-induction-decay of Rb atoms
提出用等强度线/圆偏振、低占空比调幅的单束光同步泵浦 Rb-87，使 FID 信号包含 Ω_L 与 2Ω_L 分量，从而实现全方向无死区、灵敏度 3.2–8.4 pT/√Hz 的原子磁力仪。
2025-01-12 physics.atom-ph
Spin Damping in an RF Atomic Magnetometer
在负反馈下，射频磁力计的品质因数Q可以降低两个数量级以上，使得极化自旋系统的任何初始扰动可以被快速阻尼，从而使磁力计为检测所需信号做好准备。我们发现，噪声也被抑制下，这样的自旋阻尼，与对应的噪声类型的特征光谱响应，因此，磁，光子拍摄，和自旋投影噪声可以明显测量。共振光子散粒噪声的抑制意味着偏振压缩光的闭环产生，而共振自旋投影噪声的抑制并不意味着自旋压缩，而只是噪声谱随Q的加宽。此外，在相敏检测期间自旋阻尼的应用以增加灵敏度带宽的方式抑制信号和噪声。我们证明了磁力计的带宽增加了三倍，同时保持0.3 fT/ \surdHz的灵敏度。
2012-07-12 physics.atom-ph
A Multi-Pass Optically Pumped Rubidium Atomic Magnetometer with Free Induction Decay
介绍了一种射频磁场驱动的自由感应衰减（FID）型光泵铷原子磁力仪。从时域和频域研究了铷蒸气室温度、抽运光功率、射频磁场和静磁场强度等参数对FID信号幅度和半高宽的影响。同时，通过改变探测束与原子系综相互作用的光路，比较了探测束单程和三程情况下磁强计的灵敏度。与探测光单程情况下的~21.2 pT/Hz^（1/2）灵敏度相比，探测光三程情况下的FID信号幅度显著增强，灵敏度提高到~13.4 pT/Hz^（1/2）。本文的研究为后续研究不同缓冲气体压强对半高宽的影响提供了参考，也为进一步提高FID铷原子磁强计的灵敏度，采用偏振压缩光作为探测光，使其灵敏度超过光散粒噪声水平奠定了基础。
2023-01-20 physics.atom-ph
Magnetometer suitable for Earth field measurement based on transient atomic response
我们描述了一个简单的原子磁力计的发展，使用$^{87}$ Rb蒸汽适用于地球磁场监测。磁力计是基于时域确定的瞬态进动频率的原子排列周围的测量领域。在实验室对地球磁场的测量中，证明了其灵敏度为1.5 nT/ $\sqrt{Hz}$。我们讨论了决定磁力计精度和准确度的不同参数，并预测灵敏度为30 pT/ $\sqrt{Hz}$
2012-06-06 physics.atom-ph physics.geo-ph
Electromagnetic Imaging with Atomic Magnetometers: A Novel Approach to Security and Surveillance
我们描述了我们的研究计划，使用原子磁力计检测导电物体通过电磁感应。原子磁力计在低频下的极高灵敏度比基于线圈的系统高出七个数量级，允许在各种操作环境中穿透不同的介质和屏障。这消除了通常与电磁检测相关的限制。
2016-05-06 physics.atom-ph physics.ins-det
Detection of NMR signals with a radio-frequency atomic magnetometer
我们演示了质子NMR信号的检测与射频原子磁力计调谐到62 kHz的NMR频率。原子磁力计的高频操作使其对环境磁场噪声相对不敏感。我们获得了7 fT/Hz的磁场灵敏度$^{1/2}$仅使用薄铝屏蔽。我们还推导出一个表达式的基本灵敏度限制的表面感应拾波线圈作为频率的函数，并发现原子射频磁强计本质上是更敏感的比线圈的可比大小的频率低于约50 MHz。
2006-11-06 physics.atom-ph physics.chem-ph
Multichannel optical atomic magnetometer operating in unshielded environment
描述了一种在无屏蔽环境中工作的多通道原子磁力计，并对其进行了表征。磁力计是基于D1光泵和D2偏振的Cs蒸气中所含的气体缓冲细胞。详细描述和讨论了若干技术实现。在差分模式下工作时，装置的灵敏度为100 fT/Hz^1/2。
2016-02-29 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
Atomic-signal-based zero field finding technique for unshielded laser-pumped atomic magnetometer
本文提出了一种利用原子信号本身寻找无屏蔽激光泵浦原子磁力计零场的新方法。通过比较抽运光束经过原子蒸气室后的光密度，决定补偿磁场的移动方向和增大或减小会聚步长。在实验室50Hz噪声的限制下，在18s内就可以得到零场，收敛后的步长在x、y、z轴分别小于10nT、10nT和40nT。
2012-03-05 physics.atom-ph quant-ph
Herriott-cavity-assisted all-optical atomic vector magnetometer
本文报道了一种在铷原子蒸气室中使用双Bell-Bloom光抽运光束的全光原子矢量磁强计。该矢量磁强计由两个正交的光泵浦光束组成，分别在$^{85}$ Rb和$^{87}$ Rb Larmor频率处进行幅度调制。我们同时检测由这两个泵浦光激发的原子信号使用一个单一的探测光束在第三方向，并提取场的方向信息使用调制的原子信号和驱动光束之间的相位延迟。通过在气室内部增加一个赫里奥特腔，我们提高了磁强计的灵敏度。在100~ 500 mG的磁场范围内研究了该矢量磁力仪的性能，在10 Hz以上的磁场角灵敏度优于10 $μ$ rad/Hz $^{1/2}$。
2020-05-22 physics.atom-ph physics.ins-det
MPS and ACS with an atomic magnetometer
我们表明，一个单一的原子磁力计在磁非屏蔽环境中，可用于执行磁粒子光谱（MPS）和交流阻抗（ACS）的液体悬浮的磁性纳米粒子。我们展示了允许同时记录含有低至1 $μ$ g铁的样品的M（H）和dM/dH（H）依赖性的方法。我们的研究结果铺平了道路，原子磁力计为基础的MPI扫描仪。
2016-12-21 physics.atom-ph physics.bio-ph
A Nanosecond-Resolved Atomic Hydrogen Magnetometer
自旋极化原子系综可用于磁场的精确测量。传统的原子磁力计已经证明了高灵敏度，尽管在低检测带宽下，基本上受到原子的拉莫尔进动频率的限制。本文介绍了一种新型的原子磁力仪，它可以实现高时间分辨率的灵敏探测。该磁力计是基于监测磁场对氯化氢（HCl）快速光解产生的自旋极化氢原子的超精细相干性的影响。该方案将磁测量带宽扩展到由超精细相互作用设定的频率上限。使用HCl作为极化原子的源允许在$10^{19}$ - $10^{20} cm^{-3}$范围内的大自旋密度，比用常规碱原子磁力计实现的自旋密度高许多个数量级。小于100 μm的自旋投影噪声限制磁力计可以以纳秒时间分辨率检测低至1 nT的磁场。这种新型磁强计为超快磁场的精确测量开辟了新的可能性，并在生物学，表面科学和化学中应用。
2021-04-29 physics.app-ph physics.atom-ph
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
Subpicotesla Scalar Atomic Magnetometer with a Microfabricated Cell
我们展示了一个标量原子磁力计使用微制造的铯蒸气细胞。原子的自旋进动是由一个振幅调制的圆偏振泵浦激光共振在Cs原子的D1跃迁和检测的非共振线偏振探测激光使用平衡偏振仪设置。在幅度在地球磁场范围内的磁场下，梯度计模式下的磁力计可以达到低于150 fT/rt-Hz的灵敏度，这表明磁力计本身可以实现低于100 fT/rt-Hz的灵敏度。除了其高灵敏度外，由于小蒸汽室内部的宽磁共振，磁力计具有接近1 kHz的带宽。我们的实验表明，一个便携式，低功耗和高性能的磁强计，可以在地球的磁场工作的可行性。这种装置将大大减少对操作环境的限制，扩大原子磁力仪的应用范围，如在低磁场中检测核磁共振（NMR）。
2019-10-04 physics.app-ph physics.atom-ph
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
Sub-femtotesla scalar atomic magnetometer using multipass cells
标量原子磁力计有许多吸引人的特点，但它们的灵敏度一直比较差。我们描述了一个Rb标量梯度计使用两个多程光学细胞。我们使用泵浦探测测量方案来抑制自旋交换弛豫，并使用两个探测脉冲来找到自旋进动零交叉时间，分辨率为1皮秒。我们实现了0.54 fT/Hz的磁场灵敏度$^{1/2}$，这提高了一个数量级的最佳标量磁强计的灵敏度，并超过了量子限制设置的自旋交换碰撞的标量磁强计具有相同的测量体积在连续的制度。
2012-08-06 physics.atom-ph quant-ph
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
Zero-field magnetometry based on the combination of atomic orientation and alignment
光泵磁力计通常依赖于使用圆或线偏振光的光泵。在这里，我们研究零场磁力计泵浦椭圆偏振光，准备原子取向和对齐与互补的几何形状。我们首先扩展了椭圆偏振泵浦的“三步法”。这使得我们研究的Hanle效应在椭圆偏振的分析吸收信号与实验上的氦-4亚稳态。然后，我们研究了基于椭圆偏振的参量共振磁力计，通过使用一个和两个射频场的缀饰原子形式主义。结果表明，与实验测量和开放有趣的前景磁学的对称性破缺泵光减轻了很好的协议。
2021-12-08 physics.atom-ph
Robust, High-speed, All-Optical Atomic Magnetometer
本文介绍了一种基于非线性磁光旋转效应的自振荡磁强计，它采用独立调制的泵浦光和未调制的探测光。该设备拥有超过$1\khz$的带宽。泵浦和探测均采用光纤传输，便于小型化和模块化。磁力计已与垂直腔面发射激光器（VCSEL），这是非常适合便携式应用，并与传统的边缘发射二极管激光器。对于$1\s$的测量时间，实现了大约$3 {\rm nG}$的灵敏度。
2006-09-06 physics.atom-ph physics.ins-det
Electromagnetic induction imaging with a scanning radio-frequency atomic magnetometer
我们展示了电磁感应成像与无屏蔽，便携式射频原子磁力仪扫描的目标对象。该配置满足从安全筛选到医学成像的典型应用中的标准要求。磁力计在物体上扫描的能力依赖于传感器头的小型化和环境磁场的主动补偿。此外，实施一种程序以从所记录的空间相关磁共振中提取高质量图像。该程序被证明是有效的抑制磁环境的空间变化的不利影响。
2021-06-08 physics.atom-ph quant-ph
How to build a magnetometer with thermal atomic vapor: A tutorial
本文旨在作为一个循序渐进的指导光泵磁力计的基础上碱原子蒸气细胞。首先，我们一般介绍原子磁光响应，以及预期的磁强计性能优点，以及它们是如何受到主要噪声源的影响。接下来是对不同磁强计实现的简要比较和当前研究的概述，旨在帮助读者确定最适合特定应用的磁强计类型。接下来，我们讨论一些实际的考虑，实验实现，使用的情况下，$M_z$磁强计的设计过程的一个例子。最后，一个互动的工作簿与真正的磁力计数据提供说明磁力计性能分析。
2023-01-20 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
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
Vector Measurements Using Integrated Radio Frequency Atomic Magnetometers
George Mason University（乔治梅森大学）；Twinleaf LLC（双叶有限责任公司）
本文利用一对正交偏置的集成射频原子磁力计实现三维射频磁场矢量重建，识别相位模糊死区，并在无屏蔽环境中验证了高精度重建，为便携式定向传感奠定基础。
2026-09-22 physics.app-ph physics.atom-ph
Microtesla NMR J-coupling spectroscopy with an unshielded atomic magnetometer
我们目前的实验数据和理论解释的NMR光谱的远程磁化样品，在一个非屏蔽的环境中检测到的差分原子磁力计。测量是在一个超低场在中间制度，其中的J-耦合和塞曼能量具有可比的值，并产生相当复杂的线集，这是令人满意的解释。
2016-01-07 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ins-det
A highly stable atomic vector magnetometer based on free spin precession
我们提出了一种基于光泵Cs原子的磁强计，它测量1 $μ$ T磁场的大小和方向。采用多束圆偏振激光探测Cs原子的自由自旋进动。该设计针对长时间稳定性进行了优化，并在80 ms至1000 s的积分时间范围内实现了优于300 fT的标量分辨率。最好的标量分辨率小于80 fT的积分时间为1.6至6秒。我们能够测量磁场方向的分辨率优于10 $μ$ rad的集成时间从10秒到2000秒。
2015-07-30 physics.atom-ph
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
A sensitive and stable atomic vector magnetometer for weak field detections using double orthogonal multipass cavities
本文介绍了一种用于弱场测量的小型低温原子矢量磁力仪，它采用两个正交多程腔组成的原子室。在工作温度为75 $^\circ$ C时，三个轴向的磁场灵敏度均优于受光子噪声限制的10 Hz时的45 fT/Hz $^{1/2}$和0.1 Hz时的85 fT/Hz $^{1/2}$。该传感器在积分时间为$10^4$ s的三个轴上的测量稳定性也优于1.5 pT，即使激光频率未锁定。传感器的响应旋转的证明，这也是发展到测量原子的有效旋磁比在该传感器中的偏置场为零时。该磁力计朝着长期稳定测量和超低场校准迈出了重要一步。
2023-03-08 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
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
Remote detection of rotating machinery with a portable atomic magnetometer
我们演示了远程检测旋转机械，在室温下，在无屏蔽的环境中使用原子磁力计。该系统依赖于目标的交流磁特征与射频光学原子磁力计的自旋极化旋进原子蒸气的耦合。旋转设备或电动机的交流磁特征在原子传感器的功率谱中表现为边带，可以对其进行调谐以避免干扰检测的噪声带。一个便携式装置的实施和实验测试。使用模拟可能应用的测试目标进行概念验证研究，并确定最佳检测的操作条件。我们的仪器提供了与商业磁通门相当或更好的性能，并允许检测墙后的旋转机械。这些结果证明了超灵敏设备用于远程工业和使用监控、安全和监视的潜力。
2017-01-19 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
Atomic magnetic resonance induced by amplitude-, frequency-, or polarization-modulated light
近年来，半导体激光光源已成为磁光光谱学中广泛使用的可靠工具。特别是激光驱动的原子磁力计已经得到了广泛的实际应用。最近，原子磁力计的所谓磁沉默变体已经开发出来。虽然在传统的磁力计中，原子子能级之间的磁共振跃迁是由弱振荡磁场相位相干地驱动的，但无声磁力计使用调制光束的频率（FM）或振幅（AM）的方案。在这里，我们提出了一个理论模型，产生的多个共振时发生的参数的代数表达式的振幅，频率或偏振调制光的圆偏振被用来驱动磁共振过渡在横向磁场。在透射光的拉莫尔频率ω_L的谐波m处的透射光强度中观察到的共振的相对幅度（通过调制频率ω_mod的谐波q处的DC或相敏检测）用调制函数的傅里叶系数表示。我们的方法是基于原子的多极矩表示，是有效的自旋取向的原子态与任意角动量F在低光功率限制。我们发现很好的定量协议与实验案例研究使用（方波）调幅（AM）光。
2013-05-28 physics.atom-ph
Single-beam room-temperature atomic magnetometer with large bandwidth and dynamic range
本文介绍了一种在室温下测量交流磁场的单束原子磁力计。磁强计在$^{85}$ Rb原子蒸气的磁光旋转的非线性区域中起作用。我们证明了$\sim 0.9$ pT $/ \sqrt{Hz}$在2 kHz和24 kHz的大带宽下的灵敏度。测量的动态范围为$10^6$，使传感器即使在地球磁场中也有效。我们提出了屏蔽和非屏蔽操作模式的系统的信噪比和带宽特性。此外，我们还对单光束结构的原子-光系统进行了理论分析。从理论和实验上研究了光强和失谐对磁强计的影响，以了解该技术的优势和局限性。
2022-09-09 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Electromagnetic induction imaging with atomic magnetometers: unlocking the low-conductivity regime
利用原子磁力计的电磁感应成像已经揭示了从安全筛选到材料表征的前所未有的成像领域。然而，低电导率标本的应用程序-最显着的生物医学成像-需要灵敏度，稳定性和可调谐性只有推测到目前为止。在这里，我们展示了非接触式和非侵入式成像低至50 S/m，使用50 fT/Hz的$^{-1/2}$ $^{87}$ Rb射频原子磁力计在无屏蔽环境和接近室温下工作。用近共振成像方法获得测试对象的二维图像，该方法将相位噪声降低了172倍，投影灵敏度为1 S/m。我们的研究结果，以前的成像演示超过三个数量级的改进，推动电磁成像与原子磁力计的半导体，绝缘体和生物组织的兴趣区域。
2019-08-30 cond-mat.mtrl-sci 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
Zero-field optical magnetometer based on spin-alignment
本研究提出一种基于自旋排列原子系综的零场光学磁强计，通过检测光的线偏振旋转实现磁场归零，推导了解析表达式并经实验验证，成功检测合成心脏信号，展现了医疗应用潜力。
2023-08-23 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Search for plant biomagnetism with a sensitive atomic magnetometer
我们报告了我们认为是第一个实验限制植物生物磁性。用灵敏的原子磁力计对泰坦魔芋（Amorphophallus titanum）的花序进行了测量，泰坦魔芋开花时以其快速的生物化学过程而闻名。我们发现，从这些过程的表面磁场，沿地球的磁场投影，并在工厂的表面测量，小于~ 0.6 μ G。
2011-08-16 physics.atom-ph physics.bio-ph physics.pop-ph
New classes of systematic effects in gas spin co-magnetometers
原子共磁强计被广泛应用于寻找标准模型之外的自旋相互作用的精密测量。我们描述了一种新的$^3$ He- $^{129}$探测Rb原子的磁共磁强计，并用它来确定两个一般类的系统效应的气体磁共磁强计，一个与扩散在二阶磁场梯度和另一个由于温度梯度。我们还发展了一个通用的和实用的方法来计算自旋弛豫和频率移动由于任意磁场梯度，并证实它的实验。
2014-07-16 physics.atom-ph
Search for an axion-induced oscillating electric dipole moment for electrons using atomic magnetometers
我们提出了一个实验研究的轴子诱导的振荡电偶极矩（OEDM）的电子使用国家的最先进的碱蒸气室原子磁力计。轴子是一种新的基本粒子，它可以解决强电荷宇称问题，是一种重要的暗物质候选者。本实验利用原子磁力计作为光学极化电子自旋的源和磁场传感器。轴子场以等于轴子质量的频率振荡，与电子自旋的相互作用在与轴子场相同的频率下引起电子的相当大的OEDM。当碱蒸汽经受电场和磁场时，电子OEDM与电场相互作用，导致在磁场中以自旋的拉莫尔频率的电子自旋进动。由此产生的进动信号可以用原子磁力仪的探测激光束灵敏地检测。我们估计实验对质量从$10^{-15}$到$10^{-10}$ ~eV的超轻轴子中的轴子-光子相互作用是敏感的。它能够将目前的实验极限提高到5个数量级，探索新的轴子参数空间。
2019-05-08 nucl-ex physics.atom-ph
Spatially-selective in situ magnetometry of ultracold atomic clouds
我们展示了高精度光学磁力计的新实现，它允许使用冷原子云进行空间选择性和空间分辨的原位测量。这些是通过使用成形的色散探测光束结合空间分辨平衡零差检测来实现的。两个磁力计序列进行了讨论：矢量磁力计，它产生的灵敏度两个数量级更好地相比，以前的实现和拉莫尔磁力计能够测量绝对磁场。本文讨论了矢量磁力仪单次测量精度与分析区域大小的关系，并给出了拉莫尔磁力仪磁场梯度测量精度的下限。最后，我们展望了如何动态捕获势结合选择性探测可以用来实现增强的量子模拟在量子气体显微镜。
2019-03-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
All-optical atomic magnetometers based on nonlinear magneto-optical rotation with amplitude modulated light
我们展示了一种基于非线性磁光旋转的磁测量技术，使用振幅调制光。磁力计可以在开环（具有振幅调制光的典型非线性磁光旋转）或闭环（自振荡）模式下操作。后一种模式特别适合于磁场在相对较短的时间尺度内大量变化的情况。
2011-08-22 physics.atom-ph physics.optics
A triaxial vectorization technique for a single-beam zero-field atomic magnetometer to suppress cross-axis projection error
提出一种用于紧凑型零场光泵磁力计的三轴操作技术，通过多轴磁场调制与闭环主动控制抑制多轴系统性误差，实现高灵敏度三轴矢量信号精确跟踪并消除交叉轴投影误差。
2024-08-23 physics.atom-ph
Improving Sensitivity of an Amplitude-Modulated Magneto-Optical Atomic Magnetometer using Squeezed Light
本研究利用偏振自旋转产生的压缩光作为探测场，结合拉莫尔频率调幅的独立泵浦，实验证实调幅磁光原子磁强计的灵敏度可提升15%，验证了调制原子磁强计的量子增强效应。
2022-07-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
