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SERF原子磁强计探测灵敏度可达亚飞特斯拉级 在众多领域拥有独特应用价值

2025-08-18 17:46      责任编辑:王昭    来源:www.newsijie.com    点击:
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SERF原子磁强计探测灵敏度可达亚飞特斯拉级 在众多领域拥有独特应用价值

  SERF原子磁强计即无自旋交换弛豫磁强计,是一种基于无自旋交换弛豫(SERF)效应开发出的新型弱磁场精密测量仪器,即利用碱金属原子(Rb)外层电子自旋性质,以泵浦激光,使碱金属原子产生自旋极化,碱金属原子在外界弱磁场作用下发生拉莫尔进动,改变对检测激光的吸收,从而实现高灵敏度的磁场测量。

  原子磁强计又称零场原子磁强计、原子磁力计、光泵磁强计(OPM),是利用光与原子的相互作用来探测磁场的仪器。原子磁强计是探测极弱磁场的重要工具,近年来,随着磁、光与原子自旋操控技术的发展,在传统原子磁强计基础上,逐渐延伸出多种新型原子磁强计,包括非线性磁光旋转磁强计(NMOR)、相干布居囚禁磁强计(CPT)、SERF原子磁强计等。

  SERF原子磁强计消除了原子自旋交换碰撞产生的磁共振线宽中自旋交换增宽成分,磁场测量灵敏度可达亚飞特斯拉级(fT/√Hz)。根据新思界产业研究中心发布的《2025-2030年中国无自旋交换弛豫(SERF)原子磁强计行业应用市场需求及开拓机会研究报告》显示,作为目前最精密的磁场探测仪器,SERF原子磁强计已在人体极弱磁功能成像、地磁绘测、空间磁探测、物质极弱磁性分析、前沿基础物理学研究等领域实现应用。

  极弱磁场普遍存在,如人体心脏、大脑活动产生的极弱生物磁场。极弱磁场难以测量,SERF原子磁强计的出现,为极弱生物磁场测量提供了新方案。近年来,SERF原子磁强计凭借其超高灵敏度、无需冷却、可穿戴等优势,逐渐替代超导量子干涉仪(SQUID)应用到心磁图(MCG)和脑磁图(MEG)上。

  北京航空航天大学于2008年在国内率先开展SERF原子磁强计研究,2013年起开展小型化SERF原子磁强计的研制。此外SERF原子磁强计研究单位还包括中国科学院物理研究所、西安交通大学、浙江工业大学、东南大学及美国普林斯顿大学、韩国KRISS、日本京都大学等。

  SERF原子磁强计已实现商业化应用,其中由北京航空航天大学团队孵化企业——国器(德清)传感技术有限公司研制出了探头体积为3.8cm³、灵敏度为10fT/Hz1/2的SERF原子磁强计,搭载SERF原子磁强计的新一代MCG、MEG系统正逐步落地到全国各大医院投入检测。

  新思界行业分析人士表示,近年来,我国对量子精密测量产业发展重视度提升,相关部门正积极推动科研成果向产业应用转化,其中磁场测量是量子精密测量领域金融投资重点,而SERF原子磁强计作为目前探测灵敏度最高的磁强计,代表着量子磁场测量技术发展方向。SERF原子磁强计为极弱磁场测量开辟了新可能,随着研究深入、成果转化加快,SERF原子磁强计将在生物磁场成像、基础科研、工业检测、国防军工等领域发挥更重要作用。

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