极其微弱的磁场和它的微小扰动都蕴含着极其重要的信息，这促使我们去寻找测量这些物理量的方法。铯
光泵磁力仪就是高精密测量的一个实例。它是量子磁力仪的一种，广泛应用于航空磁测、海洋监测、地质勘探（矿产资源开发、考古）、地震预报、甚至医疗卫生系
统等领域。实用型光泵磁力仪无论在军事还是民用磁测领域，都具有非常重要的应用价值与前景。相比于其它磁力仪，铯谱灯光泵磁力仪拥有很多优势：铯原子塞曼
能级跃迁谱线强度大，灵敏度可高达pT/Hz1/2量级，适用于飞行器搭载实测等。
图1 铯光泵磁力仪实验系统（被动式）
铯光泵磁力仪的原理：
铯原子的超精细结构能级在外部磁场的作用下会出现塞曼分裂现象，分裂的大小与磁感应强度成比例，精确测定塞曼子能级间的频率，即可计算出此时外部磁场的大小。
结构
正如图1所示，在外部静态磁场B中，无极铯光谱灯发出的光经过圆极化后，通过充有合适缓冲气体的铯气室，实现铯原子的光抽运，即原子全部聚集在某一个塞曼
子能级上，平衡后，铯原子不再吸收光子，光电二极管接收到的是稳定的光强值。之后，调节铯气室周围的射频线圈中的射频场频率，当射频场RF频率为fL恰好
等于塞曼子能级之间的跃迁频率时，引起铯原子在塞曼子能级间的跃迁，铯原子将继续吸收光子，则光电二极管接收到的光强变小，即获得了塞曼跃迁谱线。利用锁
频装置（包括扫频式和自激式），可以实现系统的闭环锁定，利用频率计测量拉莫尔频率fL，再通过关系式γB=fL即可求出磁场值。
进展
项目组已经研制成功一套实验系统，观察到了铯原子的塞曼跃迁谱线（图2），目前正在开展提高谱线信噪比和闭环锁定工作。
图2 铯光谱灯泵浦、塞曼子能级跃迁谱线
