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,。來自精確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(huán)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(fā)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。 在我們的 QZFM 中,，其典型寬度
（半峰全寬– FWHM）約為 30 nT,。
場值由與洛倫茲峰的峰值的偏差給出,。 測量此偏差的一種簡單方法是查看可通過鎖定檢測
獲得的洛倫茲導數。 我們使用內部線圈施加大約 1 kHz 的小振蕩磁場（稱為調制場）,。 利
用參考調制頻率的相敏鎖相放大器,，我們對光電檢測器的輸出進行解調，以產生稱為色散
曲線的反對稱線形（見圖 2）,。 色散曲線在零場處具有**斜率,，并用作磁力計的輸出。
圖 2：零磁場（ZF）共振是光電探測器的輸出,，因為磁場在垂直于通過蒸氣室的光束的方向上從正值掃
描到負值,。 ZF 諧振的 FWHM 通常為 30 nT。 鎖相放大器的解調輸出（也稱為誤差信號）具有不對稱
的洛倫茲形狀,。
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(huán)境才能運行，因此需要磁屏蔽環(huán)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(fā)生顯著變化或傳感器布置發(fā)生變化時,，都應重復進行場歸零過程。
ZF-OPM 的帶寬約為 150 Hz,，并受系統物理限制,。 OPM 的頻率響應表現為一階低通濾波器，
其滾降為 150 Hz,。 此外,，我們還有一個 500 Hz 的六階硬件數字濾波器,，可消除高于該頻率的
任何殘留響應。 帶寬的任何可能增加將以靈敏度為代價,。 磁力計響應的未補償線性度（輸出
電壓的振幅作為施加磁場強度的函數） 由零磁場附近的誤差信號的非線性決定（例如 1 nT 磁
場振幅可導致 1％ 線性偏差）,。
為了獲得**的傳感器性能，將蒸氣室加熱到大約 150°C,，以增加蒸氣密度,。這會導致電池附
近的傳感器外殼略微變熱。
參考資料: :
QZFM Gen- -2 2
QuSpin 零磁場磁力儀（QZFM）是一種超靈敏的矢量磁力儀,，可在低場環(huán)境下運行,。 它是性
能**的超導技術中*靈敏的電磁探測器之一。 傳感器頭在室溫下工作,，并將激光與其他組件
完全集成在一起,，從而消除了光纖或低溫技術帶來的復雜性。 每個 QZFM 都是自校準的,，并且
可以沿兩個軸同時測量場分量,。 帶有專用微處理器的緊湊型電子模塊提供了所有必要的功
能，只需單擊幾下鼠標即可簡單地操作傳感器,。
→  無消耗品,，無光纖，完全獨立
Gen- - 2  技術規(guī)格: :
磁場靈敏度
<15 fT/√Hz in 3-100 Hz 頻段（典型 7-10 fT/√Hz）
動態(tài)范圍  ±5 nT
測量軸  僅 Z 軸/僅 Y 軸/雙 Z 和 Y 軸（同時）
Standoff  6.5 毫米（蒸氣室的中心到外殼的外部）
校準  內部參考（自動）
信號輸出  模擬,，USB 數字
外型尺寸  12.4×16.6×24.4 mm（傳感器）/ 3.1×11.0x16.5 cm（電子設備）
功率  總計 5W（0.7 W 傳感器頭）
電纜長度  6.5 m（標準）
原子種類  銣