基于量子测量技术的磁学计量发展概述.pdf

2024年2 月第44卷第1期文章编号：10 0 0-7 2 0 2(2 0 2 4)0 1-0 0 0 7-0 7宇航计测技术Journal of Astronautic Metrology and MeasurementFeb.2024Vol.44No.1D0I:10.12060/j.issn.1000-7202.2024.01.02基于量子测量技术的磁学计量发展概述李小芳，程华富*，包包忠，汪东平，张凤（中国船舶集团有限公司第七一研究所，国防科技工业弱磁一级计量站，宜昌443 0 0 3）摘要：针对磁学量子测量技术发展历程，以及各国基于量子磁强计建立的磁学量子计量标准能力，研究了已在磁学计量标准量子化应用中的质子磁强计、核磁共振磁强计、光泵磁强计；介绍了CPT磁强计、SERF磁强计、金刚石NV色心磁强计等量子磁强计的原理；通过总结量子磁强计国内外发展现状及具备的准确度高、磁场噪声低、稳定性好等技术优势，分析其替代现行磁参数计量标准的可行性及优点；同时提出未来量子测量技术在磁学计量标准量子化方面潜在的研究方向。关键词：磁学计量标准；量子磁强计；量子测量中图分类号：0 441.5;TB972文献标识码：AOverview of Magnetic Measurement Development Based onQuantum Measurement TechnologyLI Xiaofang,CHENG Huafu,BAO Zhong,WANG Dongping,ZHANG Feng(No.710 R&D Institute,CSSC,1st Class Weak Magnetic Metering Station of NDM,Yichang 443003,China)Abstract:Aiming at the development history of magnetic quantum measurement technology and the capacity ofmagnetic quantum metrology standards established based on quantum magnetometers in various countries,protonmagnetometers,Nuclear Magnetic Rsonance(NMR)magnetometers,and optical pump magnetometers that have been appliedto magnetic quantum metrology standards is studied;Presenting the principles of quantum magnetometers such as CPTmagnetometer,SERF magnetometer,diamond NV color-center magnetometer;By summarizing the domestic and internationaldevelopment status of quantum magnetometers with high accuracy,low magnetic field noise and good stability tandards,analyzing the easibility and advantages of replacing the current magnetic parameter metrology standards by using thetechnical characteristics of various quantum magnetometers;It proposes the potential research direction of quantummeasurement technology in the quantization of magnetic measurement standards in the future.Keywords:Magnetic quantum measurement;Quantum magnetometer;Quantum measurement0引 言我国是对磁现象认识最早的国家之一，早在公收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 3；修回日期：2 0 2 3-12-2 1作者简介：李小芳（19 9 5-），女，工程师，学士,主要研究方向：磁计量技术。通讯作者：程华富（19 8 1-）,男，研究员，学士，主要研究方向：磁计量及应用技术。元前四世纪，管子就有关于“慈石”的记载。十九世纪，西方国家发现了电磁效应，为后续建立磁学实物标准奠定了基础。在实物标准阶段，采用标准8磁场线圈产生的磁场作为标准量值,该量值由标准磁场线圈的电流和线圈常数计算得到，可分参数溯源至几何量和电学标准。上世纪下半叶，随着核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR）、塞曼效应等新的物理现象和效应相继被发现与应用,磁学测量进入量子时代，核磁共振磁强计、质子磁强计开始作为恒定磁场标准装置的主标准,将部分磁学计量标准测量不确定度由10-4量级提高到了10-510-量级,磁场计量标准开始通过自然常数溯源至时间频率标准。本世纪以来，基于量子的各类测量技术得到快速发展，进一步带动了磁学计量技术的量子化发展。1现有的磁学计量标准在磁场计量中，多使用磁感应强度来描述磁场，通常将穿过均匀磁化介质单位横截面积的磁通量称为磁感应强度。磁学计量标准通过各种原理的磁强计来实现磁感应强度的准确测量。将基于量子效应的磁强计称为量子磁强计，应用了量子磁强计的计量标准称为量子标准。量子磁强计是指单个量子（如质子、原子、离子、电子、光子等）在磁场作用下会产生拉莫尔进动，该运动信号频率称为拉莫尔频率f,与磁场B成正比,比例系数仅与旋磁比有关。目前时间频率是测量准确度最高的物理量,测量结果通过旋磁比直接溯源至频率标准。量子基准相较于实物基准无需再引人电学量的不确定度,准确度得到了显著提升。目前的磁学标准一般采用质子旋磁比。作为常数，不确定度如表1所示。表1质子旋磁比测量结果Tab.1Proton spin-to-magnetic ratio measurements国别测量机构10sT-1美国NIST俄罗斯VNIIM英国NPL中国NIM德国ASMW宇航计测技术目前，已有的磁学量子标准按测量范围可分为恒定中强磁场标准和恒定弱磁场标准,其中恒定中强磁场标准采用核磁共振磁强计（nuclearmagneticresonancemagnetometer），恒定弱磁场标准则采用质子磁强计(proton magnetometer)。1.1恒定中强磁场标准核磁共振磁强计是恒定中强磁场标准装置的主标准器，其原理是当具有磁矩的原子核位于磁场中时会按拉莫尔频率进动,向原子核系统加人射频磁场，当激发频率通过拉莫尔频率时，原子核将产生共振响应，由此确定拉莫尔频率，根据式（1），可得到磁场强度B=2Tf/核磁共振磁强计的水平比较如表2 所示。各国恒定中强磁场标准能力的比较如表3 所示2-4。表2 核磁共振磁强计水平比较Tab.2Comparison of NMR magnetometer levels产品制造商国别测量范围/科研院所Metrolab43 mT 瑞士公司美国康奈尔大学672.5 mT圣彼得堡国0.2俄罗斯立工业大学200 mT斯图加特0.54德国大学2.54 T表3 各国恒定中强磁场标准能力比较Tab.3 Comparison of national standard capacities forconstant medium and strong magnetic fields机构名称俄罗斯VNIM德国PTB测量结果/ue2.675 154 270.11 10 62.675 154 180.18 10 62.675 157 70.54 10 62.675 153 90.74 10 62.675 131 90.81 10 62024年(1)最大允许分辨力误差 5 10-61 10 713.7 T35测量范围1 mT 2 T2 mT 1.5 T英国NPL50 mT 13 T40 mT 2 T中国NIM2.12 T其中,瑞士Metrolab公司生产的PT2025/2026型核磁共振磁强计是目前各计量技术机构使用最广泛的核磁共振磁强计。5uT5 10-60.242/1.77 nT测量不确定度(h=2)2 10-4 5 10 51 10-41.5 10 50.5 10-51.0 10 s第1期1.2恒定弱磁场标准质子磁强计是利用内部工作物质（如煤油）中氢质子的拉莫尔进动频率计算得到磁场强度，分为质子进动磁强计和Overhauser磁强计。传统的质子磁强计采用直流极化法，先向极化线圈中通人直流电流极化氢质子，随后撤去极化磁场，质子磁矩沿着环境磁场方向进动，即为拉莫尔进动。测量拉莫尔进动频率，根据式(1），可得到磁场强度。质子磁强计与利用电子磁矩进动的磁强计相比有较高的绝对精度。在质子磁强计的基础上引入Overhauser效应，利用取向电子极化氢质子的磁强计称为Overhauser磁强计。与传统相比,Overhauser磁强计极化效率高，功耗更低、信号更强、准确度更高，但成本远高于传统质子磁强计，寿命较短。国内外质子磁强计发展现状和各国恒定弱磁磁场标准能力比较如表4和表5所示5表4质子磁强计国内外发展现状Tab.4 Development status of proton magnetometer athome and abroad产品典型测量范围量最大允许磁场噪声国别制造商型号/uT误差/nT/nT重庆地质中国WCZ-320 100仪器厂加拿大GEMGSM-1915 120GEOME-美国TRICS捷克SatisgeoPMG-220 100表5各国恒定弱磁场标准能力比较Tab.5Comparison of national standard capacities forconstant weak magnetic fields测量不确定度机构名称测量范围10 T 俄罗斯VNIM1 mT0.1 uT德国PTB2 mT英国NPL2 100 T中国NIM20 100 T基于量子测量技术的磁学计量发展概述2磁学量子测量技术的发展概述上世纪下半叶，磁学测量技术正式迈人量子革命。19 53 年核磁共振磁强计研制成功，19 55年质子磁强计研制成功,19 57 年,第一次成功研制了基于光磁共振原理的光泵磁强计,19 6 4年约瑟森结中的超导量子干涉效应被发现，19 7 0 年代NV色心的微观模型和大多数光学特性确立,19 7 3 年提出SERF机制，19 7 8 年提出CPT效应,2 0 0 8 年开始利用系综NV色心进行磁信号探测。从技术路径来看,核磁共振磁强计、质子磁强计是目前较为成熟的量子磁强计，而光泵磁强计、CPT磁强计、SERF磁强计、金刚石NV色心磁强计、超导量子磁强计等还有较大的发展空间。2.1光泵磁强计技术光泵磁强计（Optical Pumping Magneto-meter,OPM)通常按不同的工作元素分为惰性气体光泵磁强计和碱金属原子光泵磁强计，碱金属光泵磁强计中的工作物质主要为钾、和等元素,惰性气体光泵磁强计中的工作物质主要为氨、氙等元素,所以光泵磁强计又称原子磁强计。基于光泵磁强计的光泵浦效应工作原理的SERF、C P T、旋光效应磁强计也是广义的光泵磁强计，在后续章节0.50.10.10.015G85720 90(k=2)0.030.3 nT5 10-4 1 10-30.1 nT0.3 nT9.中具体介绍。艳光泵磁强计是基于原子能级在外界磁场中存在的赛曼效应,利用原子的光磁双共振作用捕0.50.110.1主标准器Cs-He磁强计磁场线圈Overhauser磁强计质子进动磁强计捉原子拉莫尔频率，并利用自激反馈振荡原理锁定射频磁场频率,确定磁场强度。法国物理学家Kastler在上世纪50 年代提出了一种基于光泵浦使原子极化的磁场测量方法。1957年,德国物理学家Dehmelt提出了利用射频场使光抽运的原子产生进动，然后通过观察碱金属原子的进动来确定磁场强度6 。同年Bell和Bloom使用试验验证了这一说法7 ,并在随后解释了通过碱金属原子进动精确测量磁场的工作原理8 。此后,各国的科研人员基于这一效应展开了研究,并相继研发出许多不同类型的光泵磁强计。目前，国内外光泵磁强计发展现状如表6所示9-13 2.2相干布居俘获技术相干布居俘获技术(Coherent Population Trapping，CPT)是一种在原子系统中实现的量子干涉效应。10CPT原子磁强计为基于原子相干布居俘获量子效应的量子磁强计,通过CPT共振可实现磁场的精密测量。耦合暗态共振会使干扰频率偏移,因此使双激光束通过传感器单元，双通道传感器设计可以比单通道传感器设计更好地补偿干扰，从而提升磁场测量的准确度。表6 光泵磁强计国内外发展现状Tab.6Current status of domestic and internationaldevelopment of optical pump magnetometers国别产品制造商中国船舶集团中国CAM-02L艳(激光)第7 10 研究所中国北京大学原理样机氢(激光)中国船舶集团中国第 7 15 研究所中国国土资源部航空HC-2000氮(谱灯)物探遥感中心上海通用卫星中国导航有限公司中国北京大学美国Polatomic美国GEOMETRICS加拿大GEMCPT磁强计相较于OPM磁强计的一个明显优势是基于全光学共振，其磁探头可不依赖射频线圈，仅依靠光学元件组成，使其探头小型化成为可能,以此大幅提高空间分辨率。同时,可完全避免射频线圈产生额外磁场噪声,使CPT磁力计具有准确度高、无测量死区和环境适应强等特点。CPT现象最早是在19 7 6 年被意大利科学家 G.Alzetta和G.Orriols等人在钠（Na）原子气室中发现,并阐明了CPT现象的原理14。随后，人们对CPT现象不断深人研究,产生了 CPT原子钟及 CPT磁力仪两种研究方向。德国波恩大学Wynands小组于19 9 8 年成功研制了一型原子CPT磁力仪，用于交变磁场测量14。之后,美国15、奥地利16 、中国等国家相继开展了CPT磁强计研究。2022年,中科院国家空间中心研制的CPT原子宇航计测技术磁场精密测量系统已搭载在“力箭一号”火箭，完成首次空间应用技术验证,最大允许误差达到0.3 nT。国内外CPT磁强计发展现状如表7 所示17 18 表7 CPT磁强计国内外发展现状Tab.7IDevelopment status of CPT magnetometerat home and abroad国别时间研究机构/高校工作物质技术指标中科院国家噪声峰峰值中国2022灵敏度/北京航天测控型号工作物质(pT/Hz/2)0.23/(谱灯)0.3/(谱灯)0.3(激光)0.1P-2000氨(激光)0.05G 858(谱灯)0.1GSMP-40钾(谱灯)2024年空间中心0.1 nT分辨力中国2018仪器研究所奥地利2023德国199810美国20042.3无自旋交换弛豫技术无自旋交换弛豫（Spin-ExchangeRelaxation-Free,SERF)磁强计是一种运行在SERF 态下的新型碱金属原子磁强计，工作原理是利用零磁环境大幅降低原子拉莫尔进动频率，同时高温提高原子密度0.1增加自旋交换率，当自选交换率大于拉莫尔进动频率时可以充分抑制原子的自旋交换弛豫，提高磁场测量准确度。SERF磁强计是目前探测灵敏度最高的磁强计,缺点是只能在极弱磁场下工作，需要价格昂贵的磁屏蔽装置。2003 年,普林斯顿大学Romalis 小组基于先前对SERF磁场测量的研究，在SERF磁强计上率先采用梯度差分结构，使用阵列式光电探测器进行SERF磁强计梯度差分测量从而抑制磁屏蔽噪声，实现了2 8 45Hz范围内0.54fT/Hz/2的磁场测量灵敏度以及分辨率为2 mm的磁场源定位,在低频范围首次超过SQUID磁强计,成为该范围内磁场测量灵敏度最高的装置19 。此后,各国的科研人员陆续展开了 SERF磁强计研究,并相继研发出许多不同类型的SERF磁强计。其中比较有代表性的有普林斯顿大学的Romails 小组、Sandia 国家实验室的Johnson小组、美国威斯康辛大学麦迪逊分校的艳最大允许误差IWF 0.19 nT最大允许误差波恩大学3 105分辨力国家标准和技术研究所20 pT/Hz/250 pT/Hz,体积1 cm第1期Walker小组、日本京都大学的Kobayashi小组、美国国家标准技术研究所（National Institute of Standardsand Technology,NIST）的Kitching小组等。不同机构的研究人员提出了多种小型化磁强计样机的构型，且灵敏度均已达到10 fT/HzV2量级。此外，美国Twinleaf公司和QuSpin公司依托于相关大学的技术，已经推出了成熟的商用化产品。国内外SERF磁强计发展现状如表8 所示19-3 表8 SERF磁强计国内外发展现状Tab.8Current status of domestic and internationaldevelopment of SERF magnetometer国别时间研究机构/高校中国2016中国2016中国2017航天3 3 所与北京大学中国2019中国2020中国2020美国2003(首次实现SERF态）普林斯顿大学美国2010韩国2014日本2015美国2017美国2017美国2019美国2019美国20202.4金刚石NV色心技术金刚石氮空位(Nitrogen-vacancy,NV)中心被称为NV色心,其原因为金刚石氮空位中心具有吸收光的特性，造成金刚石晶体展现出一定颜色的现象,这也是由于其作为金刚石中一种具有C3v对称性的点缺陷。NV色心中带一个负电的NV对外界耦合环境高度敏感,所以NV-被广泛用于量子精基于量子测量技术的磁学计量发展概述密测量。NV色心磁强计就是利用了NV-对磁场的响应来对磁场进行测量，特点是无需低温冷却即可保证生物相容性和高灵敏度。根据上述特点，金刚石NV色心体系按浓度可以被用于高分辨率和高灵敏度磁测量。NV色心系综用于高分辨率磁测量，单NV色心用于高灵敏度磁测量。2008年,Taylor等人首次提出金刚石NV色心可用于磁测量3 4,以金刚石NV色心为原理的磁力计在分辨率和灵敏度等各项指标以及应用场景等各方面的研究都取得了长足的发展。现阶段，该类型的磁力计能够在低频和高频磁场环境中达到亚皮特斯量级的磁场测量灵敏度。另外，在矢量磁场灵敏度/测量领域,金刚石晶格结构特殊的稳定性,给基于工作物质(fT/Hz/)中科院物理所钾北京航空航天大学钾8.610浙江工业大学10东南大学3.5北京航空航天大学0.089(试验装置）普林斯顿大学(试验装置）KRISS日本京都大学Sandia实验室NISTQuSpin公司国威斯康辛大学麦迪逊分校Twinleaf公司11氮空位色心系综的磁力计提供了高正交度等方6面的优势。从金刚石NV色心体系上来说,基于NV色心系综比基于单NV色心的磁力计拥有更为丰富的宏观应用,因此,基于于NV色心系综的磁测量方法以及相应的磁测量装置得到了极高的关注以及广泛的发展。国内外NV色心磁强计发展现状如表9 所示3-40 表9 国内外NV色心磁强计发展现状钾10钾0.164钾21557316Tab.6Current status of domestic and internationaldevelopment of NV color-centered magnetometers国别时间研究机构/高校灵敏度/(nT/Hz/2)中国2020美国2010加州大学伯克利分校法国2014美国2015美国2017德国20172.5走超导量子干涉技术超导量子干涉器件（Superconducting quantuminterference device,SQUID）主要由约瑟夫森结和超导环组成,基于理论,可以探测所有可以转化为磁通的物理量,是一种非常灵敏的磁通传感器。按约瑟夫森结来分类,超导环中含有一个的称为交流（r f)SQ U ID,含有两个约瑟夫森结的称为直流（dc）SQUID。按组成超导的材料来分类，又可分为低温SQUID和高温SQUID。Josephson于19 6 2 年发现超导电流穿过两块超中国科技大学LAAS麻省理工学院哈佛大学美茵茨大学0.000 19572.50.290.0150.02812导体中间的绝缘体薄层时存在隧道效应,该现象可描述为当电流小于临界电流时，绝缘体两端不会存在电位差，因此该现象为被称为约瑟夫森效应。1963年,首个约瑟夫森结于美国贝尔实验室成功研制41。随后,科学家们将这种理论运用到 SQUID磁力仪上。19 6 7 年，Silver和Zimmerman成功研制世界上首台 SQUID磁力仪。目前,高精度的SQUID磁力仪可以满足fT级磁场变化量的测量需求。但由于SQUID磁力仪工作温度低，体积大，需要使用液氮或者液氮冷却系统，目前暂未应用到计量标准建设中，主要应用于生物磁测、磁场强度较低的核磁共振成像、地球物理探勘等方面。3量子磁测量技术在计量上的应用前景利用各种量子磁强计准确度高、磁场噪声低、稳定性好等技术优点，量子测量技术已在磁学计量标准量子化方面发挥了很好的作用。随着量子测量技术的不断发展，量子测量技术在磁学计量标准量子化方面还有广泛的应用前景，未来量子测量技术的研究方向包括但不限于以下几个方面：1)Cs-He光泵磁强计,替代目前的质子磁强计，一方面可以将我国2 0 10 0 T恒定弱磁场标准装置的测量不确定度由0.3 0.6 nT提高至0.0 3 nT甚至更高;另一方面,扩展 Cs-He光泵磁强计测量范围,可以将恒定弱场计量标准量子化的测量范围由目前的2 0 10 0 T扩展到0.5T1mT;2)CPT磁强计，一方面,实现3 6 0 无死区的地磁场精密测量,将恒定弱磁场计量能力由实验室校准扩展到原位在线校准；另一方面，扩展其测量范围上限,由目前的0.1 mT 扩展到10 mT 甚至 3 0 50 mT,与核磁共振磁强计的测量范围下限衔接,填补目前0.150mT范围内恒定磁场量子化标准的空白；3）O v e r h a u s e r 矢量磁强计，由目前的标量磁场测量扩展到矢量磁强计测量，实现磁通门磁强计等地磁场矢量磁强计的量子化校准；4K光泵磁强计,替代Cs光泵磁强计用于2 0 100 T恒定弱磁场标准装置的干扰磁场补偿,可避免同类型光泵磁强计校准时互相干扰的难题；5)各种新型光泵磁强计，一是进一步提高磁场宇航计测技术灵敏度,以实现更低磁场噪声的标准磁场；二是提高频率动态范围，实现低频磁场标准的量子化；三是降低其探头体积,提高空间分辨力，用于量子化的梯度弱磁场标准；6)金刚石NV色心系综磁强计，一方面利用其体积小、空间分辨力高的特点，可以实现梯度弱磁场标准的量子化；另一方面,利用其晶轴在金刚石中四个不同方向恒定的特征，可以实现真正的矢量磁场测量，建立高度正交的矢量磁场标准；7)SERF磁强计，一方面利用其超高灵敏度的特点，实现超低磁场噪声的量子化测量；另一方面，进一步扩展其频率范围，实现低频磁场标准的量子化；8)基于量子磁强计的磁矩测量技术，实现磁矩计量标准的量子化。4结束语基于经典物理技术的磁计量标准正在逐步过渡为量子标准，一方面是因为量子标准基于对量子的操纵,测量精度可突破经典极限；另一方面,量子系统赋予计量标准更好的稳定性，使其更好地适应于精密测量。当前，以光泵磁强计、CPT磁强计、SERF磁强计、金刚石NV色心磁强计等量子磁强计为代表的磁学量子测量技术正处于快速发展阶段，为磁学计量标准的量子化发展提供了广阔的情景。参考文献1】伏吉庆,张伟,贺青.磁感应强度基准技术评述J.计量学报,2 0 19,40(4):7 0 0-7 0 3.2 MELLER R E,HARTILL D L.Pulsed NMR magnetometersfor CESR C/Proceedings of the 2003 Particle Acceler-ator Conference,Portland,OR,USA,2003,4:2339-2341.3 MYAZIN N S,DAVYDOV V.Design improvements ofnuclear magnetic resonance magnetometer to study magnet-ic mid-fields variations J.St.Petersburg State Polytechni-cal University Journal.Physics and Mathematics,2022,15(3.2):399405.4 ZHAO J,YANG Q,DREYER F,et al.A broadband NMRmagnetometer system with field searching and automatictuning function J.IEEE Transactions on Instrumentationand Measurement,2023,72:1-10.2024年第1期5董浩斌,张昌达.量子磁力仪再评说J.工程地球物理学报,2 0 10,7(4):46 0-47 0.6 DEHMELT H G.Modulation of a light beam by precessingabsorbing atomsJ.Physical Review,1957,105(6):1924-1925.7 BELL W E,BLOOM A L.Optical detection of magnetic res-onance in alkali metal vapor J.Physical Review,1957,107(6);1559.8 BLOOM A L.Principles of operation of the rubidium vapormagnetometer J.Applied Optics,1962,1(1):61-68.9 SLOCUM R E,KUHLMAN G,RYAN L,et al.Polyatomicadvances in magnetic detection C/Oceans02 MTS/IEEE,Biloxi,MI,USA,2002,2:945-951.10 SHEN L,ZHANG R,WU T,et al.Suppression of currentsource noise with an atomic magnetometer J.Review ofScientific Instruments,2020,91(8):084701.11】彭翔,郭弘.光泵原子磁力仪技术J.导航与控制，2022,21(5-6):101-121,198.12刘浩军.新一代航空光泵磁力仪(HC-2000型)通过部级鉴定验收J.物探与化探,2 0 0 3（0 2）：6 9.【13 黄成功，顾建松，宗发保，等.氨光泵磁力仪探头设计和环路数字化研究J.地球物理学报,2 0 19,6 2（10)：3675-3685.14 ALZETTA G,GOZZINI A,MOI L,et al.An experimentalmethod for the observation of r.f.transitions and laser beatresonances in oriented Na vapour J.Nuovo Cimento B,1976,36(1);5-20.15 SCHWINDT P D D,KNAPPE S,SHAH V,et al.Chip-scale atomic magnetometer J.Applied Physics Letters,2004,85(26):6409-6411.16 POLLINGER A,LAMMECGER R,MAGNES W,et al.Coupled dark state magnetometer for the China seismo-e-lectromagnetic satellite J.Measurement Science&Tech-nology,2018,29(9):095103.17 NAGEL A,GRAF L,NAUMOV A,et al.Experimental re-alization of coherent dark-state magnetometers J.Euro-phys.Lett,1998,44(1):31-36.18 SCHWINDT P D D,LINDSETH B,KNAPPE S,et al.Chip-scale atomic magnetometer with improved sensitivityby use of the M-x technique J.Applied physics letters,2007,90(8):081102.19 KAMADA K,SATO D,ITO Y,et al.Human magnetoen-cephalogram measurements using newly developed compactmodule of high-sensitivity atomic magnetometer J.Japa-nese Journal of Applied Physics,2015,54(2):026601.20 KOMINIS I K,KORNACK T W,ALLRED J C,et al.A基于量子测量技术的磁学计量发展概述21 DANG H B,MALOOF A C,ROMALIS M V.Ultrahighsensitivity magnetic field and magnetization measurementswith an atomic magnetometer J.Applied Physics Let-ters,2010,97(15):151110.22 KIM K,BEGUS S,XIA H,et al.Multi-channel atomicmagnetometer for magnetoencephalography:a configurationstudyJ.Neuroimage,2014,89:143-151.23 COLOMBO A P,CARTER T R,BORNA A,et al.Four-channel optically pumped atomic magnetometer for magne-toencephalography J.Optics Express,2016,24(14):15403-15416.24 SHENG D,PERRY A R,KRZYZEWSKI S P,et al.A Mi-cro fabricated optically-pumped magnetic gradiometer J.Applied Physics Letters,2017,110(3):031106.25 SHAH V K,WAKAI R T.A compact high performance a-tomic magnetometer for biomedical applications J.Phys-ics in Medicine&Biology,2013,58(22):8153-8161.26 SULAI I A,DELAND Z J,BULATOWICZ M D,et al.Characterizing atomic magnetic gradiometers for fetal mag-netocardiography J.Review of Scientific Instruments,2019,90(8):085003.27 LIMES M E,FOLEY E L,KORNACK T W,et al.Portablemagnetometry for detection of Bio magnetism in ambientenvironments J.Physical Review_Applied,2020,14(1):011002.28 LI JJ,DU P C,FU J Q,et al.Miniature quad-channel spin-exchange relaxation-free magnetometer for magnetoenceph-alography J.Chinese Physics B,2019,28(4):040703.2 9】陆吉玺.SERF原子磁强计噪声抑制方法与实验研究D.北京：北京航空航天大学,2 0 16.30 SHENG J,WAN S,SUN Y,et al.Magnetoencephalographywith a Cs-based high-sensitivity compact atomic magne-tometer J.Review of Scientific Instruments,2017,88(9):094304.31 ZHANG G,HUANG S,XU F,et al.Multi-channel spin ex-change relaxation free magnetometer towards two-dimen-sional vector magnetoencephalography J.Optics ex-press,2019,27(2);597607.32 WU L,SHANG J,JI Y,et al.Influence of buffer-gas pres-sure inside micro alkali vapor cells on the performance ofchip-scale SERF magnetometers J.IEEE Transactionson Components,Packaging and Manufacturing Technolo-gy,2017,8(4):621-625.(下转第6 5页).13.subfemtotesla multichannel atomic magnetometer J.Na-ture,2003,422(6932):596-599.第1期1】邓世华,沈祖斌.基于EDA技术的高精度电子秒表设计与实现J.科技创新与应用,2 0 19(19):9 2-9 3.2】胡金萍,徐凯,吴雪山.新型田径计时系统的应用J.安徽水利水电职业技术学院学报,2 0 2 1,2 1(0 1）：7 3-7 5.3王昊，高江.鱼雷平均故障修复时间数据采集和评定方法J.鱼雷技术,2 0 15,2 3（0 3）:2 3 7-2 40.【4韩梅，高涛，李猛.新时期空军装备计量保障需求研究J.中国计量,2 0 2 2(12):2 7-2 9.5于连超,任思源,徐玄.国家计量体系：发展现状与政策建议J.中国市场监管研究,2 0 2 3（0 7）：3 9-42.6】国家质量监督检验检疫总局.JJG2372010,秒表计量检定规程S.北京：中国标准出版社,2 0 11.7文海，刘辉，石瑞丰.靶场试验装备计量保证率的评估方法J.火炮发射与控制学报,2 0 2 1,42（0 1）：8 7-9 1.8余学锋,文海,刘辉.靶场计量保障体系设计与应用研究J.计量技术,2 0 19(12):6 0-6 3.9马永利.计量检定风险分析及误