基于无自旋交换弛豫（spin exchange relaxation free,SERF）的原子磁力仪可用于生物弱磁场的测量。与超导量子干涉（Superconducting quantum interfere device,SQUID）磁力仪相比,SERF磁力仪不仅灵敏度可与之相媲美,而且不需要低温的运行条件。在本文工作中,我们克服了诸多困难。由于磁力仪需要在低磁场强度的环境下工作,我们所有的光学镜片的镜架都通过自主设计实现了无磁化。采用高频电流加热,防止了加热可能带来的噪声。利用保温棉实现了很好的保温效果,不会由于过厚而大幅度影响探测到的大脑磁场强度。最终,我们设计了基于SERF的高灵敏度非低温铷原子磁力仪,灵敏度在15Hz处达到了6fT/（Hz）^1/2。利用此SERF磁力仪,我们在屏蔽筒内实现了人的脑磁场测量。为了验证该磁力仪的性能,我们测到了大脑皮层在睁眼-闭眼状态下的脑磁场差异以及听觉刺激诱发的脑磁场。对于脑磁场测量,需要同时对多个位置进行磁场测量。为此,我们在单通道的基础上开发了一种基于单个较大气室的多通道SERF磁力仪,可以同时测量垂直于头皮的四个相邻位置的听觉刺激所诱发脑磁场信号。灵敏度在30 Hz处达到了10fT/（Hz）^1/2。最后利用纵向参数调制进一步优化了我们的四通道磁力仪,其x方向上的在灵敏度10 Hz到100 Hz之间达到了5fT/（Hz）^1/2,y方向上的在灵敏度在5Hz到100Hz之间达到了20-30fT/（Hz）^1/2,实现了法向和切向磁场的同时测量。磁场的双轴矢量测量对于脑磁图非常重要。