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激光光泵碱金属磁力仪具有很高的灵敏度，测量范围可以从地球磁场到生物磁场。给出了铯（Cs）光泵磁力仪的理论分析和系统设计以及磁场梯度测量原理，铯原子能级在I—J耦合时形成超精细结构，在外磁场的作用下超精细结构进一步产生塞曼分裂形成塞曼子能级，利用激光泵浦和射频磁场能够使电子在超精细结构中进行能级跃迁，产生光磁双共振的结果，最终通过共振频率就能够达到精确测量外磁场的目的。