CN113679389A - 基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法，探测装置包括：光路架，用于接收一束入射光，调整入射光的偏振状态，并将入射光分为第一激光光束和第二激光光束；原子气室，包括第一原子气室和第二原子气室；相较于第二原子气室，第一原子气室更加靠近被测生物；磁场线圈用于为第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；光电探测器用于检测第一激光光束经过第一原子气室的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室的后的第二光信号；并且对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，以得到被测生物的生物磁信号。通过上述探测装置，可以精确测量极微弱的生物磁信号，且探测装置的工作环境要求较低。

Description

基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法

技术领域

本申请涉及量子信息领域的磁场信号探测，尤其涉及基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法。

背景技术

生物体普遍存在电信号，而通过法拉第电磁感应定律，生物电场也会感应生物磁场。生物电信号的变化也会引起生物磁信号的微小变化，只要磁梯度计的精度足够高，就可以探测出这些变化。医学上，病变组织的磁信号将会有异常的变化，可以为疾病的确定和治疗提供依据。生命体的磁导率相较于电导率基本是一致的，所以探测生物磁信号相较于电信号可以获得更高的空间分辨率，通过生物磁探可以更准确地定位病灶位置。

测量通过线圈的磁通量是探测磁场的一般方法，但是生物磁信号普遍较微弱(例如脑磁信号小于百fT)，对探测装置的灵敏度有着很高的要求。目前一般使用超导量子干涉仪(superconducting quantum interference device，SQUID)，对生物体内发出的微弱生物磁信号进行直接测量，其基本原理基于超导隧道效应和磁通量子化。

但是SQUID工作需要维持极低的温度，可以由液氦或液氮提供，但是液氦或液氮的维持费用高昂，并且超导线圈温度极低，也需要与生物组织保持一定距离，影响其空间分辨率。

光泵原子磁梯度计是测量磁场的另一种方式。光泵原子磁梯度计，其主要原理是利用原子能级的塞曼效应，将磁场大小的变化转化为原子能级裂距的变化，再利用激光和原子发生相互作用的光谱学特性，实现对磁场的高灵敏度测量。

在外加磁场下(待测磁场)，原子能级的超精细结构发生塞曼分裂，即原来不同总角动量代表的能级又分裂成了新的能级结构，称为塞曼子能级，且塞曼子能级间的能量差与外磁场密切相关，即测量磁场可以通过测量能级差得到。其中，对原子气室加热，可以提高气室的原子数密度，

在外界磁场中，原子能级发生塞曼分裂，对应能级裂距，使用一束泵浦光对原子气室进行极化，再使用另一束探测光通过原子气室，由于原子气室对光的吸收已经基本饱和，探测光的光强不发生变化。此时在原子气室外加频率对应的射频场，射频场作用下，电子在塞曼子能级上发生跃迁，探测光再通过时将会被吸收，光强也会衰减。通过观察探测光的光强变化，找到射频场的频率，即可通过公式

(也称为共振条件ω₀＝γB)计算出外界磁场，这就是光泵原子磁梯度计的一般原理。

但是，现有技术中光泵原子磁梯度计的精度不够，无法用于测量微弱的生物磁信号。

发明内容

本申请提供基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法，以解决现有技术中无法有效测量生物磁信号的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，包括：光路架，包括准直器、偏振片、偏振分光棱镜、1/4波片和直角反射镜，用于接收一束入射光，调整入射光的偏振状态，并将入射光分为第一激光光束和第二激光光束；原子气室，包括第一原子气室和第二原子气室；相较于第二原子气室，第一原子气室更加靠近被测生物；磁场线圈，用于为第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；光电探测器，用于检测第一激光光束经过第一原子气室的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室的后的第二光信号；通过对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，能够得到被测生物的生物磁信号。

为解决上述技术问题，本申请提出一种基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测方法，包括：接收一束入射光，调整入射光的偏振状态，并将入射光分为第一激光光束和第二激光光束；对第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；其中，相较于第二原子气室，第一原子气室更加靠近被测生物；检测第一激光光束经过第一原子气室的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室的后的第二光信号；并且对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，以得到被测生物的生物磁信号。

本申请提出基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法，探测装置包括光源模块、光路架、原子气室、磁场线圈和光电探测器。原子气室，包括第一原子气室和第二原子气室；相较于第二原子气室，第一原子气室更加靠近被测生物；磁场线圈，用于为第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；本申请的探测装置接收一束入射光，调整入射光的偏振状态，并将入射光分为第一激光光束和第二激光光束，检测第一激光光束经过第一原子气室的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室的后的第二光信号；并且对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，以得到被测生物的生物磁信号利用光泵原子磁梯度计探测生物磁信号，本申请的探测装置通过对光泵原子磁梯度计进行了改进，通过设置双原子气室的方式排出环境误差，能够实现生物磁信号的测量；并且，探测装置不需要工作在极低温环境，对工作环境的要求低；并且可以直接与被测生物直接接触，提高空间分辨能力，是一种生物磁信号精准探测的新方案。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置一实施例的光路示意图；

图2是本申请探测装置中第一原子气室和第二原子气室的位置关系示意图；

图3是本申请基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测方法一实施例的流程示意图。

主要元件及符号说明：

1、准直器；2、准直器压板；3、起偏器；4、偏振分光棱镜；5、原子气室；6、窗口片；7、光电探测器；8、直角反射镜。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法进一步详细描述。

本申请提出一种基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，请参阅图1图1是本申请基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置一实施例的光路示意图。

为了实现生物磁信号探测，本申请在光泵原子磁梯度计的一般原理的基础上还进行了改进，具体如下：

在本实施例中，基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置可以包括光路架、原子气室5、磁场线圈和光电探测器7。

其中，光路架可以包括准直器11、偏振片3、偏振分光棱镜44、1/4波片和直角反射镜88。在本实施例中，1/4波片可以胶合在偏振分光棱镜4的表面。光路架可以用于调整激光光束的光路和偏振状态，将入射光分为第一激光光束和第二激光光束。

原子气室5可以包括第一原子气室5和第二原子气室5。经过光路架的光路调整后，第一激光光束入射第一原子气室5，第二激光光束入射第二原子气室5。

磁场线圈可以用于为第一原子气室5和第二原子气室5提供不同频率的调制磁场。

光电探测器7用于检测第一激光光束经过第一原子气室5的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室5的后的第二光信号；进一步地，通过对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，能够得到被测生物的生物磁信号。

具体地，入射光依次经过准直器1、偏振片和偏振分光棱镜4。在偏振片处圆偏振光会变成一束直径约为4mm的线偏振光，通过控制线偏振光相对偏振分光棱镜4的偏振方向，可以将一束线偏振光分成第一激光光束和第二激光光束。第一激光光束和第二激光光束的光强可通过转动起偏器3的偏振方向来实现较为精确的控制。这对于达到更高的共模噪声抑制比是比较有利的。

胶合在偏振分光棱镜4表面的1/4波片可以将第一激光光束和第二激光光束转化成相同偏振方向的圆偏振光。即经过偏振分光棱镜4出射后的第一激光光束和第二激光光束是偏振方向相同的圆偏振光。

第一激光光束与原线偏振光的方向逆时针偏转90度后入射第一原子气室5，第二激光光束保持原线偏振光的方向经过直角反射镜8，逆时针偏转90度后入射第二原子气室5。

在本实施例中，可以通过光纤将795nm的圆偏振激光光束射入光路架。并且通过调节光路架中光学元件的角度，使得圆偏振激光光束能够以适当的比例形成第一激光光束和第二激光光束。理论上第一激光光束和第二激光光束的比例应该是相同的，但是由于存在误差，因此实际比例也并不是完全相同，具体比例根据实际调节情况而定。

第一原子气室和第二原子气室的尺寸和材料相同。其中，相较于第二原子气室5，第一原子气室5更加靠近被测生物。在本实施例中采用双原子气室5的设置，并结合后续的差分处理，可以进一步减小测量噪声，大大提高了测量装置的信噪比。

原子气室5可以为充有碱金属原子及缓冲气体的透明气室，可以用于为激光和碱金属原子提供作用场所。碱金属原子可以为钾原子、铷原子或者銫原子中的任意一种，缓冲气体可以为化学性质稳定的气体，例如惰性气体、氮气等。

在本实施例中，原子气室5可以铷原子气室5；可选地，原子气室5是外径尺寸为8mm×8mm×5mm的充有600TorrN₂以及⁸⁷Rb的透明玻璃气室。

进一步地，第一原子气室5中心和第二原子气室5中心的连接线处于垂直于底面的方向，入射第一原子气室5的第一激光光束的光传播方向平行于底面，入射第二原子气室5的第二激光光束的光传播方向平行底面；其中，底面为生物磁信号探测装置与被测生物的接触面。入射原子气室的激光光束都平行于底面，差分后可以大大提高垂直于探测平面的磁信号。

具体地，差分对应了两个磁力仪通道的差值，由于每一路通道皆可测量磁场值，对更靠近生物的第一光信号，其获得的磁场值为环境磁场+生物磁场，而第二光信号获得的磁场值为环境磁场(生物磁场由于距离大大衰减)，这样两个光信号差值获得的磁场值就是干净的生物磁场，避免了环境磁场干扰。

根据磁力仪原理，在一定的生物磁范围内，两个光信号的差值与生物磁场近似为线性关系，即需要预先施加不同磁场测试磁力仪的磁场-输出关系曲线，在使用中根据输出的差值即可获知实际的生物磁场值。另一种方法是施加与生物磁场反向等大的磁场，此时由于叠加磁场为零对应输出的差值也为零，实际采用了自动控制系统锁定在零值实时跟随生物磁场的变化。另一种方法在后面再具体描述。

由于本实施例中测量的是微弱的生物磁信号，生物磁信号属于低频段的磁场信号，而低频段的磁场信号通常容易收到环境噪声以及电路低频噪声的影响，影响整体探测装置的灵敏度。因此本实施例中还设置有磁场线圈，调制磁场是高频调制磁场，调制频率为1kHz～2kHz。

高频调制磁场将光吸收信号调制至噪声较低的高频段，然后再利用锁相放大器对光信号进行解调，从而排除环境噪声和电路低频噪声的影响、提高整体探测装置的灵敏度。

进一步地，磁场线圈可以为相互垂直的三维磁场线圈。三维磁场线圈设置在第一原子气室5和第二原子气室5附近。

需要说明的是，本实施例的探测装置所得到第一光信号和第二光信号都是光吸收信号。对第一光信号和第二光信号进行解调后，再使用差分方法，将两个信号相减，进一步排出环境噪声的影响。最后将时域信号转化为频域，观察装置在目标频段的灵敏度。目前装置的

并成功测得了生物磁中微弱的脑磁信号。

在一些实施例中，探测装置的整体结构大体可分为左右两大部分，其中左侧为光路架，用于将准直器1出射的光进行再次起偏、扩束、分束后，变成上下两路同向的圆偏振的等光光束。右侧为原子气室5以及采集光强信号的光电探测器7。左右两部分通过内部的无磁PEEK螺丝进行连接固定。

其中，磁场线圈可以对称得设置在探测装置右侧的原子气室5和光电探测器7。

结合图2，图2是本申请探测装置中第一原子气室和第二原子气室的位置关系示意图。探测装置的尺寸大致为30mm×23mm×57mm，第一原子气室5的中心距离探测装置的底部的约为7mm，第二原子气室5的中心距离第一原子气室5中心的举例约为15mm。

在另外的实施例中，探测装置还可以包括温度控制模块。

温度控制模块可以包括加热片和温度检测单元；其中，加热片用于提高原子气室温度，增加原子气室内的原子数密度，来增强原子对光的吸收；温度检测单元连接加热片，温度检测装置用于监测和调节原子气室的温度。

可选地，温度控制模块用于控制原子气室的温度在140℃～160℃，以增强原子气室内原子对光的吸收。优选地，第一原子气室和第二原子气室的温度要相同，可以将两者都加热到150℃。

温度检测装置可以是热感电阻值。此外，还可以在探测装置中设置有气凝胶，气凝胶设置在原子气室附近，可以用于保温与隔热，降低探头外部温度。

光电探测器还用于在无被测生物时，对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，以计算剩余磁场；磁场线圈还用于为第一原子气室和第二原子气室提供与剩余磁场相反方向的补偿磁场，以使原子气室内的原子处于近零磁场的状态，从而增加光泵原子磁梯度计的灵敏度。

其中，当测得的磁场为零时说明补偿磁场恰好与剩余磁场等值反向。

此外，探测装置还可以采用无自旋交换弛豫(SERF,Spin-Exchange RelaxationFree)的光泵原子磁梯度计方案提高系统的灵敏度。将原子气室的温度升高到150℃，高温下高速的自旋交换碰撞使原子系综处于自旋温度分布状态，从而消除自旋交换弛豫的影响。

第一原子气室与第二原子气室的工作原理相同,在此以第一原子气室为例进行进一步说明SERF的光泵原子磁梯度计方案：

对原子气室进行加热至150℃提高碱金属Rb的原子数密度，将探测装置放置于被测生物上，此时第一原子气室处于极微弱的生物磁信号下，使得碱金属Rb间的自旋交换碰撞速率远大于原子的拉莫进动频率，从而在提高原子的信号强度同时还减小了原子的自旋弛豫速率，使得其能达到更高的灵敏度。

本实施例的探测装置中采用了右旋圆偏光同时作为使原子产生极化的泵浦光和探测原子自旋磁矩的探测光。并且，光泵原子磁梯度计采用了Rb原子的D1线(5²P_3/2→5²S_1/2)作为光泵浦跃迁线，相比于Rb原子的D2线，其具有更高的振子强度以及更简单的激发态能级结构，在探测中能实现更高的光泵浦效率，从而提高原子的自旋极化率。

需要说明的是，磁场线圈用于接收交流调制信号和直流激励，其中交流调制信号用于生成调制磁场，直流激励通过PID控制器调节用于生成补偿磁场。调制磁场是高频交变磁场，用于消除环境噪音，提高信噪比；补偿磁场是静磁场，与被测的生物磁信号数值相同，方向相反。因此无需通过复杂的计算，只需要观测补偿磁场的数值，即可获得生物磁信号。

可选地，PID控制器接收解调后的第一光信号和第二光信号作为输入信号，并且通过比较交流调制信号与零点的差控制补偿磁场，以使补偿磁场和被测生物的生物磁信号的数值相等。

此外，为了使探测装置达到最佳的工作状态，在探测生物磁信号之前需要进行以下工作：

1)光强调节

根据原子气室对光的吸收可知，当光强过小时，光将无法通过原子气室进入光电探测器；当光强过大时，光吸收信号又会不明显。因袭需要调整光源和光路架以使得入射原子气室的光强大小合适，可以得到适宜的光吸收信号。

2)温度调节

由于不同的原子气室内部的原子数密度也不同，因此需要适当改变加热温度，使得不同的原子气室内部的原子数密度基本相同，一般处于150℃左右。

3)磁场调节

磁场线圈的调制磁场频率应适宜，并且要在测量剩余磁场后施加反方向的补偿磁场，使探测装置工作在近零磁场的环境下。

4)电源处理

探测装置的供电电路应当使用滤波器等方法阻止噪声的进入，减小对探测装置灵敏度的影响。

综上所述，本申请基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置可以实现以下有益效果：

1)通过双原子气室进行差分的方法减小探测噪声，提高灵敏度。

2)通过高灵敏度的单光束SERF光泵原子磁梯度计方案优化物理结构，更适合生物磁信号探测。

3)通过紧密结合的小尺寸光学元件以及精细的结构设计缩小了探测装置的体积，便于进行生物磁信号的测量。

4)在高温工作环境下，并保证原子气室靠近探头底部以便测量生物附近磁场的同时，做到了较好的保温效果，使与生物接触部分有适宜的温度。

举例说明

探测装置可以对入射的795nm的圆偏振激光进行分束，分别通过两个加热温度在150℃的铷原子气室，并使用光电二极管探测透过铷原子气室的光强信号。对铷原子气室缠绕三维的磁场线圈，通过对磁场线圈施加直流激励和高频调制信号，在原子气室中产生对应的磁场，其中直流激励通过PID控制器调节以使得补偿磁场刚好抵消被测生物的生物磁对原子气室的影响，高频调制信号与光电二极管探测到的信号一起送入锁相放大器用于解调信号。PID控制器接收解调出来的信号作为输入，并通过比较高频调制信号与零点的差控制补偿磁场，直至补偿磁场刚好补偿了被测的生物磁信号。探测装置需要零磁环境，可以在磁屏蔽中通过一套闭合的环路测量生物磁信号。其中，自动调节的补偿磁场的值等于被测生物磁信号的值，只是补偿磁场与被测量的生物磁信号的磁场方向相反。

基于上述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，本申请提出一种基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测方法，请参阅图3，图3是本申请基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测方法一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S110：接收一束入射光，调整入射光的偏振状态，并将入射光分为第一激光光束和第二激光光束。

S120：对第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；其中，第一原子气室和第二原子气室相同；相较于第二原子气室，第一原子气室更加靠近被测生物。

S130：检测第一激光光束经过第一原子气室的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室的后的第二光信号；并且对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，以得到被测生物的生物磁信号。

基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测方法的原理在上述实施例中已详细介绍，在此不再赘述，具体可参阅上述实施例。

本申请提出基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置及探测方法，探测装置包括光源模块、光路架、原子气室、磁场线圈和光电探测器。原子气室，包括第一原子气室和第二原子气室，第一原子气室和第二原子气室相同；相较于第二原子气室，第一原子气室更加靠近被测生物；磁场线圈，用于为第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；将一束激光分为第一激光光束和第二激光光束，检测第一激光光束经过第一原子气室的后的第一光信号以及第二激光光束经过第二原子气室的后的第二光信号；并且对第一光信号和第二光信号进行解调和差分，以得到被测生物的生物磁信号利用光泵原子磁梯度计探测生物磁信号，本申请的探测装置不需要工作在极低温环境，从而可以降低实验费用，提高分辨能力，是一种生物磁信号精准探测的新方案。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，包括：

光路架，包括准直器、偏振片、偏振分光棱镜、1/4波片和直角反射镜，用于接收一束入射光，调整所述入射光的偏振状态，并将所述入射光分为第一激光光束和第二激光光束；

原子气室，包括第一原子气室和第二原子气室；相较于所述第二原子气室，所述第一原子气室更加靠近被测生物；

磁场线圈，用于为所述第一原子气室和所述第二原子气室提供不同频率的调制磁场；

光电探测器，用于检测所述第一激光光束经过所述第一原子气室的后的第一光信号以及所述第二激光光束经过所述第二原子气室的后的第二光信号；通过对所述第一光信号和所述第二光信号进行解调和差分，能够得到所述被测生物的生物磁信号。

2.根据权利要求1所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，

所述光电探测器还用于在无被测生物时，对检测当前的所述第一光信号和所述第二光信号，以计算剩余磁场；

所述磁场线圈还用于为所述第一原子气室和所述第二原子气室提供与所述剩余磁场相反方向的补偿磁场，以使所述原子气室内的原子处于近零磁场的状态，从而增加所述光泵原子磁梯度计的灵敏度。

3.根据权利要求2所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，还包括：

磁场线圈用于接收交流调制信号和直流激励，其中所述交流调制信号用于生成所述调制磁场；所述直流激励通过PID控制器调节，用于生成所述补偿磁场。

4.根据权利要求3所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，

所述PID控制器接收解调后的所述第一光信号和所述第二光信号作为输入信号，并且通过比较所述交流调制信号与零点的差控制所述补偿磁场，以使所述补偿磁场和所述被测生物的生物磁信号的数值相等。

5.根据权利要求1所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，还包括：

温度控制模块，包括加热片和温度检测单元；

所述加热片用于提高所述原子气室温度，增加所述原子气室内的原子数密度；所述温度检测单元连接所述加热片，用于监测和调节所述原子气室的温度。

6.根据权利要求5所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，

所述温度控制模块用于控制所述原子气室的温度维持在140℃～160℃。

7.根据权利要求1所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，

所述入射光为795nm的圆偏振激光光束；

所述原子气室为铷原子气室；

所述磁场线圈为相互垂直的三维磁场线圈。

8.根据权利要求1所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，

所述原子气室是外径尺寸为8mm×8mm×5mm的充有600TorrN₂以及⁸⁷Rb的透明玻璃气室。

9.根据权利要求1所述的基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测装置，其特征在于，

所述第一原子气室中心和所述第二原子气室中心的连接线处于垂直于底面的方向，入射所述第一原子气室的所述第一激光光束的光传播方向平行于所述底面，入射所述第二原子气室的所述第二激光光束的光传播方向平行所述底面；

其中，所述底面为所述生物磁信号探测装置与所述被测生物的接触面。

10.一种基于光泵原子磁梯度计的生物磁信号探测方法，其特征在于，包括：

接收一束入射光，调整所述入射光的偏振状态，并将所述入射光分为第一激光光束和第二激光光束；

对第一原子气室和第二原子气室提供不同频率的调制磁场；相较于所述第二原子气室，所述第一原子气室更加靠近被测生物；

检测所述第一激光光束经过所述第一原子气室的后的第一光信号以及所述第二激光光束经过所述第二原子气室的后的第二光信号；并且对所述第一光信号和所述第二光信号进行解调和差分，以得到所述被测生物的生物磁信号。

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