SERF原子磁強(qiáng)計(jì)探測(cè)靈敏度可達(dá)亞飛特斯拉級(jí) 在眾多領(lǐng)域擁有獨(dú)特應(yīng)用價(jià)值

　　SERF原子磁強(qiáng)計(jì)即無自旋交換弛豫磁強(qiáng)計(jì)，是一種基于無自旋交換弛豫（SERF）效應(yīng)開發(fā)出的新型弱磁場(chǎng)精密測(cè)量?jī)x器，即利用堿金屬原子（Rb）外層電子自旋性質(zhì)，以泵浦激光，使堿金屬原子產(chǎn)生自旋極化，堿金屬原子在外界弱磁場(chǎng)作用下發(fā)生拉莫爾進(jìn)動(dòng)，改變對(duì)檢測(cè)激光的吸收，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度的磁場(chǎng)測(cè)量。

　　原子磁強(qiáng)計(jì)又稱零場(chǎng)原子磁強(qiáng)計(jì)、原子磁力計(jì)、光泵磁強(qiáng)計(jì)（OPM），是利用光與原子的相互作用來探測(cè)磁場(chǎng)的儀器。原子磁強(qiáng)計(jì)是探測(cè)極弱磁場(chǎng)的重要工具，近年來，隨著磁、光與原子自旋操控技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)原子磁強(qiáng)計(jì)基礎(chǔ)上，逐漸延伸出多種新型原子磁強(qiáng)計(jì)，包括非線性磁光旋轉(zhuǎn)磁強(qiáng)計(jì)（NMOR）、相干布居囚禁磁強(qiáng)計(jì)（CPT）、SERF原子磁強(qiáng)計(jì)等。

　　SERF原子磁強(qiáng)計(jì)消除了原子自旋交換碰撞產(chǎn)生的磁共振線寬中自旋交換增寬成分，磁場(chǎng)測(cè)量靈敏度可達(dá)亞飛特斯拉級(jí)（fT/√Hz）。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2025-2030年中國(guó)無自旋交換弛豫（SERF）原子磁強(qiáng)計(jì)行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)需求及開拓機(jī)會(huì)研究報(bào)告》顯示，作為目前最精密的磁場(chǎng)探測(cè)儀器，SERF原子磁強(qiáng)計(jì)已在人體極弱磁功能成像、地磁繪測(cè)、空間磁探測(cè)、物質(zhì)極弱磁性分析、前沿基礎(chǔ)物理學(xué)研究等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。

　　極弱磁場(chǎng)普遍存在，如人體心臟、大腦活動(dòng)產(chǎn)生的極弱生物磁場(chǎng)。極弱磁場(chǎng)難以測(cè)量，SERF原子磁強(qiáng)計(jì)的出現(xiàn)，為極弱生物磁場(chǎng)測(cè)量提供了新方案。近年來，SERF原子磁強(qiáng)計(jì)憑借其超高靈敏度、無需冷卻、可穿戴等優(yōu)勢(shì)，逐漸替代超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）應(yīng)用到心磁圖（MCG）和腦磁圖（MEG）上。

　　北京航空航天大學(xué)于2008年在國(guó)內(nèi)率先開展SERF原子磁強(qiáng)計(jì)研究，2013年起開展小型化SERF原子磁強(qiáng)計(jì)的研制。此外SERF原子磁強(qiáng)計(jì)研究單位還包括中國(guó)科學(xué)院物理研究所、西安交通大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)及美國(guó)普林斯頓大學(xué)、韓國(guó)KRISS、日本京都大學(xué)等。

　　SERF原子磁強(qiáng)計(jì)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，其中由北京航空航天大學(xué)團(tuán)隊(duì)孵化企業(yè)——國(guó)器（德清）傳感技術(shù)有限公司研制出了探頭體積為3.8cm³、靈敏度為10fT/Hz1/2的SERF原子磁強(qiáng)計(jì)，搭載SERF原子磁強(qiáng)計(jì)的新一代MCG、MEG系統(tǒng)正逐步落地到全國(guó)各大醫(yī)院投入檢測(cè)。

　　新思界行業(yè)分析人士表示，近年來，我國(guó)對(duì)量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展重視度提升，相關(guān)部門正積極推動(dòng)科研成果向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化，其中磁場(chǎng)測(cè)量是量子精密測(cè)量領(lǐng)域金融投資重點(diǎn)，而SERF原子磁強(qiáng)計(jì)作為目前探測(cè)靈敏度最高的磁強(qiáng)計(jì)，代表著量子磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)發(fā)展方向。SERF原子磁強(qiáng)計(jì)為極弱磁場(chǎng)測(cè)量開辟了新可能，隨著研究深入、成果轉(zhuǎn)化加快，SERF原子磁強(qiáng)計(jì)將在生物磁場(chǎng)成像、基礎(chǔ)科研、工業(yè)檢測(cè)、國(guó)防軍工等領(lǐng)域發(fā)揮更重要作用。

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