鄢建强，崔敬忠，缪培贤，杨世宇，王剑祥，廉吉庆，涂建辉

（兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室，兰州730000）

0 引言

高灵敏度的原子磁力仪在生物医学、基础物理学、地球科学研究等领域得到广泛应用[1]。目前国际上出现了Mz或Mx光泵磁力仪（Optical Pumping Magnetometer，OPM）、相干布局囚禁（Coherent Population Trapping，CPT）磁力仪，非线性磁光旋转（Nonlinear Magneto-Optical Rotation，NMOR）磁力仪，无自旋交换弛豫（Spin-exchange Relaxation Free，SERF）磁力仪等多种原子磁力仪[2]。

灵敏度是衡量原子磁力仪性能的重要指标，灵敏度指标标定方法目前有四种：FFT均方根幅度谱（Root Mean Square，RMS）[3-6]、噪声功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）[7-8]、本征灵敏度[9，10]以及散粒噪声限（Shot Noise Limit，SNL）[11-12]。对某一特定原子磁力仪来说，不同标定方法得到的灵敏度指标必然不同，如何正确评价原子磁力仪的灵敏度指标是一个值得讨论的问题。首先介绍四种灵敏度标定方法，其次介绍NMOR原子磁力仪的实验装置，最后以NMOR铷原子磁力仪的实测数据分别讨论四种标定方法，分析各标定方法的合理性及普适性。

1 灵敏度常用标定方法

1.1 均方根幅度谱和噪声功率谱密度

在恒定的磁场背景下，以特定的磁场采样率测量一定时长的磁场数据，频谱分析可以用均方根幅度谱显示，也可以用噪声功率谱密度显示，然后以指定频点下的幅度值作为磁力仪的灵敏度指标。目前国际上不但有文献用均方根幅度谱方法表征原子磁力仪灵敏度指标，而且也有文献用噪声功率谱密度方法表征原子磁力仪灵敏度指标。

首先介绍国际上采用均方根幅度谱表征灵敏度的文献。美……