用于地磁场内测量的集成光泵磁强计

我们提出一种便携式光泵磁强计仪器，用于地磁场内的超高灵敏度测量。系统的核心是一个传感器头，以光移色散 Mz 模式运行基于 MEMS 的 Cs 蒸气室，其通过柔性线缆连接至紧凑的电池驱动电子模块。我们简要回顾器件工作原理并详述传感器头与电子模块的实现。我们展示了在 50 uT 静态磁场幅度内的屏蔽与非屏蔽测量，表明传感器系统噪声低至 140 fT/\sqrt{Hz}，传感器带宽达数百 Hz。在对传感器噪声的详细分析中，我们揭示系统受技术源限制，并有直接策略可进一步改进至其 12 fT/\sqrt{Hz} 的基本噪声极限。我们通过基于 Bloch 方程的理论建模评估定义传感器带宽的参数。最后，我们将传感器性能与商用 SQUID 系统在典型地磁观测台实践与地磁勘探的测量环境中进行比较。