用于针对使用电永磁体的原子传感器的低功率磁场生成的系统和方法与流程

在今天的工业中，存在对于发展可以以非常低的功率消耗运行的越来越小的传感器的持续的需求。冷原子传感器代表一种发展中的技术，其具有满足针对这样的小的传感器(诸如高度地稳定的微型原子时钟和高性能惯性测量系统)的大小和功率这两者的需求的潜力。冷原子传感器通过原子的激光冷却和俘获来进行操作。反亥姆霍兹磁场可以然后被应用以便创建俘获电势，其最小处限定陷阱的中心。反亥姆霍兹场轮廓通常由电磁线圈产生，在电磁线圈中通到线圈的电流在测量周期期间可以被接通和关断。然而，这些电磁线圈可能在冷原子传感器中消耗大量功率。该配置要求线圈保持被供能以维持原子陷阱，并且然后被暂时地关闭从而所俘获的原子可以被探测以获取测量。

由于上面说明的原因并且由于在阅读并且理解说明书时对于本领域技术人员来说将变得明显的下面说明的其它原因，现有技术中存在针对用于提供用于原子传感器的低功率磁场生成的替换系统和方法的需要。

技术实现要素：

本发明的实施例提供如下的方法和系统：所述方法和系统用于提供用于原子传感器的低功率磁场生成，并且将通过阅读和研究随后的说明书而被理解。

提供了用于如下的系统和方法：用于使用电永磁体的原子传感器的可切换的低功率磁场生成。在一个实施例中，一种用于针对原子传感器的磁场生成的方法包括：在腔室中激光冷却原子样品；和通过使用至少一对电永磁体单元跨原子样品应用原子俘获场来在所述腔室内在磁光陷阱中俘获原子样品。

附图说明

当鉴于优选实施例的描述和以下各图来考虑时，本发明的实施例可以被更容易地理解并且其进一步的优点和用途更容易明显，在各图中：

图1和图1A是本公开的一个实施例的电永磁体单元的示图；

图1B是图解本公开的一个实施例的电永磁体单元的硬对半硬磁性材料的磁性滞后示图；

图2，图2A，图2B和图2C是本公开的一个实施例的冷原子传感器的示图；和

图3是图解本公开的一个实施例的方法的流程图。

根据通常的实践，各种所描述的特征并非是按比例绘制的，而是被绘制以强调与本发明有关的特征。参考符号贯穿各图和本文指示同样的元件。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参照形成在此的一部分的随附附图，并且在随附附图中以其中可以实践本发明的特定的说明性实施例的方式进行示出。这些实施例被以足够的细节来描述以使得本领域技术人员能够实践本发明，并且要理解的是，其它的实施例可以被利用，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以作出逻辑、机械和电上的改变。因此，不应在限制的意义上看待下面的详细描述。

本公开的实施例提供用于产生用于冷原子传感器的可切换的类反亥姆霍兹场的系统和方法，冷原子传感器通过利用电永磁体而展示出相对低的功率消耗。作为在此使用的术语，电永磁体单元是指均具有永久继承磁性并且在没有外部激励的情况下产生磁场(即与电磁体相反，电磁体要求将电流应用到线圈以产生磁场)的磁性材料的组件。然而，由电永磁体单元中的磁性材料中的至少一种产生的磁场的极性可以通过将该磁性材料暴露于足够强度的外部磁场来进行更改。如下面解释的那样，电永磁体单元被布置成对以与激光束对结合地在真空腔室或其它容器的中心创建磁场梯度，以创建其中可以冷却并俘获原子的势阱。一旦原子被冷却并被定位在空间中，俘获电势就可以被关闭并且原子可以被询问和探测(例如使用激光器)以实现诸如原子时钟、磁力计和惯性传感器的装置。

在一个实施例中，电永磁体单元可以包括在此被称为在磁校准上的“硬”磁体的材料和在此被称为“半硬”磁体的材料。术语“硬”和“半硬”相对于磁体来说对于磁领域的技术人员而言是熟知的，并且一般是指磁性材料的矫顽性(Hc)。高矫顽性的磁性材料被磁化到饱和并且在相当地强的磁场中经历极性上的反转。因此材料的磁性硬度至少部分地表示所述磁性材料对于通过暴露于外部应用的磁场来使其极性跳转的顺从的程度。这将在以下进一步解释。半硬磁体是与硬磁体相比具有相对少的矫顽性、但是与一般将被认为是软磁体的材料相比具有更多的矫顽性的磁体。“硬”磁体材料的示例是NdFeB，并且“半硬”磁体材料的示例是AlNiCo，但是也可以使用其它磁性材料。

图1和图1A是一般地图解本公开的一个实施例的电永(EP)磁体单元101的示图。图1提供图解的EP磁体单元101的爆炸视图，EP磁体单元101包括第一磁性环110和第二磁性环120以及围绕磁性环110和120缠绕的磁体布线130的线圈，第一磁性环110和第二磁性环120被定位为挨着彼此，从而它们的中心轴对准以限定EP磁体单元101的中心轴115。如图1A所示，当将图1的元件组装时，第一磁性环110和第二磁性环120产生与中心轴115对准的净磁场，其具有从(EP)磁体单元101的第一侧延伸的第一磁极(P1)和从(EP)磁体单元101的相反的第二侧延伸的第二磁极(P2)。如将领会的那样，P1和P2表示与由EP磁体单元101产生的磁场的任一侧关联的相反的磁性极性。也就是，当P1是北磁性磁极时，那么P2是南磁性磁极。同样地，当P1是南磁性磁极时，那么P2是北磁性磁极。在该实施例中，第一磁性环110限定EP磁体单元101的“硬”磁体，而第二磁性环120限定“半硬”磁体。

在它们的初始状态，磁性环110和120中的每一个包括展示出磁矩的材料，并且甚至当没有电流应用到磁体布线130时，每一个也产生它们自己的磁场。在一个实施例中，当EP磁体单元101处于其初始状态(在此也称为其“断开”状态)时，磁性环110和120被布置从而来自磁性环110和120中的每一个的相同的磁性极性彼此面对。也就是，在断开状态下，环110的北磁极面对环120的北磁极，或者环110的南磁极面对环120的南磁极。在这种配置中，由每个磁性环产生的它们的相应的磁场抵消，从而来自单元100的净磁场将具有作为它们的各个场的幅度之间的差的函数的幅度。在一些实施例中，选择用于制备磁性环110和120的尺寸、几何形状和材料，从而磁场当在断开状态时完全地或几乎完全地彼此抵消，并且EP磁体单元101产生本质上为零的净磁场。其中环110，120的相应的场抵消的断开状态在此也被称为EP磁体单元100的去激活状态。

与断开状态相反，EP磁体单元101也可以被设置为在此被称为“导通”或“激活”状态的第二状态。为了将EP磁体单元101从断开状态切换到导通状态，使电流脉冲通过磁布线130，从而第二磁性环120(即半硬磁体)的磁性极化矢量跳转而与磁性环110的极化平行。也就是，磁性环120的极性跳转，从而环120和环110的相异的磁性磁极彼此面对。在这种配置中，与彼此抵消不同，由磁性环110和120产生的两个磁场是叠加的，从而来自单元100的净磁场将具有累加的幅度(即它们的各个场的幅度的和的函数)。

为了再一次将EP磁体单元101从导通状态去激活回到断开状态，可以在与为激活EP磁体单元101而应用的电流相反的方向上通过磁布线130通入另一短的电流脉冲。当这样的电流被应用时，磁性环120的磁性极化矢量跳转为反平行于磁性环110的磁性极化矢量，从而它们的各个磁场再一次抵消。

为使单元100的状态跳转而应用的电流脉冲可以在微秒到几百微秒的量级上，并具有足够的幅度以产生足以使磁性环120的极性跳转、但是不足以使磁性环110的极性跳转的磁场。同时，被选择用于环120的材料也被选择具有足够的矫顽磁性，它将不会响应于由磁性环110产生的磁场而使极性跳转或被消磁。就是说，磁性环120具有足够的磁硬度以抵抗响应于来自磁性环110的磁场而使磁极跳转，但是将响应于当应用电流时由磁布线130产生的磁场而进行跳转。磁性环110具有足够的磁硬度以抵抗响应于来自磁性环120的磁场而使磁极跳转，并且抵抗响应于来自磁布线130的磁场而使磁极跳转。

图1B提供示例的磁化(M)对于所应用的磁场(H)滞后曲线190和192，其图解“硬”对“半硬”磁性材料的特性。一般来说，磁性材料的“硬度”(即它的矫顽性或为引起材料在极性上跳转所需要的被应用的磁场的幅度)至少部分地是材料的滞后曲线沿着水平的“所应用的磁场”(H)轴的宽度的函数，从而任何两种磁性材料的相对硬度或半硬度(如这些术语在此被使用)可以通过比较它们的滞后曲线在该轴处的相对宽度来评估。当足以引起饱和磁化的驱动场(即应所用的磁场)被应用到(在190处图解的)硬磁性材料时，甚至当驱动场被移除时硬磁性材料也将保持饱和场的部分。相比之下，当足以引起饱和磁化的相同的驱动场被应用到(在192处图解的)半硬磁性材料时，当驱动场被移除时，半硬磁性材料将保持饱和场的更小的部分。像这样，至少部分地因为在外部应用的磁场被移除之后存在于材料中的饱和场上的差异，与硬磁性材料相比，半硬磁性材料更顺从于响应于外部应用的磁场而使极性反转。

在冷原子传感器(诸如时钟或惯性传感器)的情况下，原子俘获场(诸如反赫姆霍兹场)被应用以在高真空腔室内俘获原子(诸如但是不限制于原子铷(Rb)、铯(Cs)、钙(Ca)或镱(Yb))。图2是图解这样的冷原子传感器200的示图，冷原子传感器200包括一组成对的EP磁体单元组201-1和201-2，它们中的每个具有如上面针对EP磁体单元101描述那样的结构和配置。像这样，来自关于EP磁体单元101的上面的讨论的细节应用于EP磁体单元201-1和201-2中的每个，并且反之亦然。

EP磁体单元201-1和201-2被定位在超高真空舱或腔室220的相对侧上，以在真空转换器220内引入原子俘获磁场(诸如反亥姆霍兹磁场或四极磁场)。也就是，如在图2A中进一步图解那样，两个EP磁体单元201-1(在215-1处示出)和201-2(在215-2处示出)的每一个的中心轴被对准以与彼此共线并且与被限定在真空腔室220内的磁光陷阱222的中心共线。两个EP磁体单元201-1和201-2的每个被相对于磁光陷阱222定向，从而当它们两者都被切换到导通状态时，它们的相应的磁场的极性是反平行的，并且在磁光陷阱222的正中心处彼此抵消(即它们的相应的磁极被定向在相反的方向上)，造成原子俘获磁梯度225，诸如反亥姆霍兹磁场配置。为了使俘获发生，通过适当地失谐的激光束230，232来对原子进行激光冷却。原子俘获磁场可以通过将EP磁体单元201-1和201-2切换到导通状态以便创建俘获电势225而被应用，电势225的最小处限定磁光陷阱222的中心。如术语被在此使用那样，失谐的激光束是指被调谐到稍微从自然的原子共振频率偏离的频率的激光。红色失谐光可以向原子提供摩擦力——每当其朝向激光源移动时——由此减慢或“冷却”原子。

在图2示出的实施例中，失谐的激光束230，232的每一个是由相应的激光源231和233生成的。激光源231和233与相应的EP磁体单元201-1和201-2的每一个的中心轴115对准，从而激光束230，232通过每一个的中心环孔112，并且在陷阱222的中心处相遇。以此方式，激光束230，232的每个与由EP磁体单元201-1和201-2在腔室220中产生的磁梯度对准。还应当领会的是虽然激光源231和233被示出为是分离的，但是激光源231和233将典型地(但是并非总是)使用一个单个的激光生成装置来实现，以使得激光束230，232两者都是从单个的公共激光束得到的。

为了把被冷却的原子加载到在空间上依赖的陷阱222中，应用电流脉冲以激活EP磁体单元201-1和201-2，生成造成类反亥姆霍兹配置的净磁场的原子俘获磁场梯度225(即在陷阱222处)。更具体地，原子俘获磁场225包括线性梯度，其在陷阱222的正中心处为零，并且在朝向EP磁体单元201-1和201-2移动的情况下在幅度上增加。因为原子试图在最低电势的点处停止，所以它们变为被俘获在磁光陷阱222中。

虽然在传感器200中的原子俘获磁场被应用以俘获原子，但是为了表征原子(例如，通过询问和探测原子的内部状态)，磁场被暂时地去能。为了对提供磁梯度的磁场去能，电流脉冲被应用到每个EP磁体单元以把它们的相应的EP磁体单元转变为断开状态。然后可以通过本领域技术人员已知的手段来表征原子。一旦完成表征，另一电流脉冲就被在相反方向上应用到EP磁体单元中的每个以将它们的相应的EP磁体单元转变到它们的导通状态并且重新建立陷阱222。

与传统的电磁线圈不同，在此描述的EP磁体单元具有一旦被激活就在不使用任何功率来维持磁场的情况下保持被磁化的能力。通过利用图1和图1A所示的EP磁体单元101，本公开的实施例提供低功率和快速的方式来执行切换，因为每个EP磁体单元仅需要被暂时地供能以把EP磁体单元在导通和断开状态之间切换，但是EP磁体单元不需要保持被供能以维持反亥姆霍兹磁场。

关于用于制备永磁体的磁性材料的一个问题是它们生成的磁场可能随着时间的经过而漂移。例如，一些磁性材料对于温度灵敏，并且将产生作为温度上的改变的函数而改变的磁场。因此，对于一些实施例而言，可以可选地通过测量被激光冷却的原子的内部状态并且将这些状态转化为被应用到EP磁体单元的反馈信号来在EP磁体单元外校正磁场偏置。一个这样的用于减轻漂移的实施例在图2B中示出。

图2B是图解冷原子传感器200的示图，在冷原子传感器200中成对的EP磁体单元201-1和201-2中的每一个进一步包括匀场线圈280。应当领会的是，虽然关于EP磁体单元201-1和201-2讨论了匀场线圈280，但是它们同样也可以被利用于其它几何形状。在一个实施例中，匀场线圈280是低电流承载线圈，其可以被利用于补偿由温度或其它环境效应引起的在EP磁体单元201-1和201-2的永磁场中的任何漂移。当EP磁体单元处于断开状态时，匀场线圈280也可以被用于进一步使陷阱222内可能存在的任何残余磁场清零。就是说，即使在断开状态，第一磁性环110和第二磁性环120的磁场也可能漂移，从而它们并未完美地抵消，这在断开状态下意味着低的残余磁场的可能保持存在。通过使电流通过匀场线圈280，该低的残余磁场可以被减轻。

在一个实施例中，冷原子传感器200进一步包括原子表征函数285。被激光冷却的原子的内部状态对于残余的磁场灵敏，并且可以以与针对磁力计的相同的方式被探测以确定作用在它们上的任何磁场的幅度。在一个实施例中，使用塞曼(Zeeman)状态校正或其它方法的有效磁场清零(nulling)可以被使用以便及时补偿场变化。例如，塞曼光谱可以由原子表征函数285使用以探测陷阱222中的原子的原子状态，以测量残余的磁场。原子表征函数285从该测量生成进入到匀场线圈280中的一个或两个匀场线圈280中的成比例的电流，以产生校正磁场，其进行作用以使残留的磁场清零。在一个实施例中，使用匀场线圈280执行周期性的重新校正，以修正可能随时间的经过而发生的磁漂移。应用到匀场线圈180的电流本质上是当磁场应当为零时(即当EP磁体单元201-1和201-2处于断开状态时)用于将如在原子陷阱222中测量的磁场驱动为零的误差或反馈信号。

应当注意的是在一些替换实施例中，用于磁性环110和120的尺寸、几何形状和材料被选择为在断开状态下仅部分地抵消，从而即使当单元101被去激活时，围绕单元101的磁场中保持有所意图的偏置。这样的实施例可以被用在一些时钟应用中。在这样的替换实施例中，匀场线圈280可以被与原子表征函数285一起利用以校正EP磁体单元以在断开状态下具有想要的所意图的抵消而不是为零的净磁场。

应当领会的是虽然图2，图2A和图2B图解与EP磁体单元201-1和201-2对准的一对激光束的运用，但是磁光陷阱222可以实际上通过附加的激光束对在所有三个笛卡尔方向上实现。例如，图2C图解与第二激光束对270和272(在262处示出，由相应的激光源271和273产生)和第三激光束对275和277(在264处示出，由相应的激光源276和278产生)结合使用的激光束对230和232(在260处示出，由相应的激光源231和233产生)，每一对被相对于彼此正交地定向，并且具有在磁光陷阱222的中心处相互交叉的轴。

图3是图解用于针对原子传感器的低功率磁场生成的本公开的一个实施例的方法300的流程图。在一些实施例中，方法300的要素可以被用于实现上面关于上面各图描述任何实施例的一个或多个要素。像这样，方法300的要素可以被与上面描述的实施例结合地或与上面描述的实施例组合地使用，并且来自上面的讨论的细节应用于方法应用于方法300，并且反之亦然。

方法在310处开始，其中在腔室中激光冷却原子样品。为了使俘获发生，原子被适当地失谐的激光束激光冷却。原子俘获磁场(诸如反亥姆霍兹磁场或四极磁场)通过将EP磁体单元切换到导通状态而被应用以便创建俘获电势梯度，其最小处限定磁光陷阱的中心。

相应地，所述方法前进到320，其中通过使用至少一对电永磁体单元跨原子样品应用原子俘获磁场从而在腔室内在磁光陷阱中俘获原子样品。如上面描述那样，至少一对电永磁体单元中的每个电永磁体单元可以包括：第一磁性材料的第一磁性环；第二磁性材料的第二磁性环；和磁体布线的线圈，其围绕第一磁性环和第二磁性环中的一个或这两者缠绕。在这种情况下，跨原子样品应用反亥姆霍兹磁场或其它原子俘获磁场进一步包括：对线圈应用具有第一持续时间和幅度的第一电流脉冲，其中于此第一电流脉冲通过在不切换第一磁性环的极性的情况下切换第二磁性环的磁性极性从而将每个电永磁体单元从断开状态切换到导通状态。换句话说，第一磁性环限定EP磁体单元的“硬”磁体，而第二磁性环限定“半硬”磁体。在断开状态下，第一磁性环的第一磁场和第二磁性环的第二磁场被相反地极化从而以与上面关于图1描述的相同方式彼此抵消。类似地，在导通状态下，第一磁性环的第一磁场和第二磁性环的第二磁场被类似地极化以彼此叠加。

原子俘获磁场被应用以俘获原子。但是为了表征原子(也就是，探测原子的内部状态)，磁场被暂时地去能。像这样在一些实施例中，方法300可以通过如下前进到330：在原子样品上执行想要的原子询问方案，同时暂时地对跨原子样品的原子俘获磁场去能。该询问方案可以包括：探测原子样品的内部状态；探测原子样品的外部运动状态；或一些其它的原子询问。以上面描述的方式，为了对提供磁梯度的磁场去能，(在第一脉冲的相反的方向上)对EP磁体单元中的每个应用第二电流脉冲，以将它们的相应的EP磁体单元转换到它们的断开状态。然后可以通过对于本领域技术人员来说已知的手段来表征原子。一旦完成表征，就在相反的方向上对EP磁体单元中的每个应用另一电流脉冲，以将它们的相应的EP磁体单元切换到它们的导通状态，并且重新建立磁光陷阱。

示例实施例

示例1包括用于针对原子传感器的磁场生成的方法，所述方法包括：在腔室中激光冷却原子样品；和通过使用至少一对电永磁体单元跨所述原子样品应用原子俘获场来在所述腔室内在磁光陷阱中俘获所述原子样品。

示例2包括示例1的方法，进一步包括：在所述原子样品上执行询问方案，同时暂时地对跨所述原子样品的所述原子俘获磁场去能。

示例3包括示例1到2中的任一个的方法，其中所述至少一对电永磁体单元中的每个电永磁体单元包括：第一磁性材料的第一磁性环；第二磁性材料的第二磁性环；和磁体布线的线圈，其围绕所述第一磁性环和第二磁性环中的一个或这两者缠绕；其中跨原子样品应用原子俘获磁场进一步包括：对线圈应用具有第一持续时间和幅度的第一电流脉冲，其中于此第一电流脉冲通过在不切换第一磁性环的极性的情况下切换第二磁性环的磁性极性从而将每个电永磁体单元从断开状态切换到导通状态。

示例4包括示例3的方法，其中在断开状态下，第一磁性环的第一磁场和第二磁性环的第二磁场被相反地极化以彼此抵消，并且其中，在导通状态下，第一磁性环的第一磁场和第二磁性环的第二磁场被类似地极化以彼此叠加。

示例5包括示例3到4中的任一个的方法，第一磁性材料具有足以不响应于第一电流脉冲而改变极性的第一磁硬度；并且第二磁性材料具有比第一磁性材料小的第二磁硬度，以使得第二磁性材料将响应于第一电流脉冲而改变极性，但是其中第二磁硬度足以不响应于第一磁性环的第一磁场而改变极性。

示例6包括示例1到5中的任一个的方法，其中所述至少一对电永磁体单元包括：第一电永磁体单元，具有第一中心环孔；和第二电永磁体单元，具有第二中心环孔；其中激光冷却进一步包括：通过第一中心环孔朝向第二中心环孔投射第一激光束，并且通过第二中心环孔朝向第一中心环孔投射第二激光束，其中所述第一激光束和第二激光束是共线的并且在磁光陷阱处交叉。

示例7包括示例1到6中的任一个的方法，其中激光冷却进一步包括将第一激光束和第二激光束应用到磁光陷阱中，第一激光束和第二激光束的每个对准反亥姆霍兹磁场的轴。

示例8包括示例1到7中的任一个的方法，其中所述原子样品包括原子铷(Rb)、铯(Cs)、原子钙(Ca)、或原子镱(Yb)中的一个。

示例9包括示例1到8中的任一个的方法，进一步包括：探测原子样品以测量净磁场；并且基于通过探测测量的净磁场，校正至少一对电永磁体单元中的至少第一电永磁体单元。

示例10包括示例9的方法，其中所述第一电永磁体单元进一步包括至少一个匀场线圈；并且其中校正至少第一电永磁体单元包括：基于通过探测测量的净磁场，控制到至少一个匀场线圈的反馈电流。

示例11包括一种冷原子传感器，所述传感器包括：真空腔室，具有密封在所述真空腔室内的原子样品；跨所述真空腔室布置的至少一对电永磁体单元，所述至少一对电永磁体单元包括具有第一中心环孔的第一电永磁体单元和具有第二中心环孔的第二电永磁体单元；第一激光源，被配置为通过第一中心环孔并且朝向第二中心环孔投射第一激光束；和第二激光源，被配置为通过第二中心环孔并且朝向第一中心环孔投射第二激光束，其中所述第一激光束和第二激光束是共线的；其中当第一激光束和第二激光束被供能时，所述第一激光源和第二激光源被配置为激光冷却所述原子样品，并且所述第一电永磁体单元和第二电永磁体单元被配置为产生原子俘获磁场，其将原子样品保持在磁光陷阱中。

示例12包括示例11的传感器，其中所述至少一对电永磁体单元中的每个电永磁体单元包括：第一磁性材料的第一磁性环；第二磁性材料的第二磁性环；和磁体布线的线圈，其围绕所述第一磁性环和第二磁性环中的一个或这两者缠绕；其中所述至少一对电永磁体单元被配置为通过对线圈应用具有第一持续时间和幅度的第一电流脉冲来跨原子样品产生原子俘获磁场，其中于此第一电流脉冲通过在不切换第一磁性环的极性的情况下切换第二磁性环的磁性极性从而将每个电永磁体单元从断开状态切换到导通状态。

示例13包括示例12的传感器，其中所述冷原子传感器被配置为在原子样品上执行询问，同时通过切换第二磁性环的极性来暂时地对跨原子样品的原子俘获磁场去能。

示例14包括示例12到13中的任一个的传感器，其中当被切换到断开状态时，第一磁性环的第一磁场和第二磁性环的第二磁场被相反地极化以互相抵消，并且其中当被切换到导通状态时，第一磁性环的第一磁场和第二磁性环的第二磁场极性被类似地极化以互相叠加。

示例15包括示例12到14中的任一个的传感器，所述第一磁性材料具有足以不响应于第一电流脉冲而改变极性的第一磁硬度；并且所述第二磁性材料具有小于第一磁性材料的第二磁硬度，以使得第二磁性材料将响应于第一电流脉冲而改变极性，但是其中第二磁硬度足以不响应于第一磁性环的第一磁场而改变极性。

示例16包括示例11到15中的任一个的传感器，其中第一激光束和第二激光束的每个对准原子俘获磁场的轴。

示例17包括示例11到16中的任一个的传感器，其中原子样品包括原子铷(Rb)、铯(Cs)、原子钙(Ca)或原子镜(Yb)中的一个。

示例18包括示例11到17中的任一个的传感器，进一步包括：原子表征函数，被配置为探测原子样品以测量净磁场；并且其中所述原子表征函数被配置为：基于通过探测测量的净磁场，校正至少一对电永磁体单元中的至少第一电永磁体单元。

示例19包括示例11到18中的任一个的传感器，其中成对的电永磁体单元中的至少一个包括匀场线圈；并且其中所述原子表征函数被配置为：基于通过探测测量的净磁场，控制到至少一个匀场线圈的反馈电流。

示例20包括示例11到19中的任一个的传感器，其中所述至少一对电永磁体单元包括：第一对电永磁体单元，跨磁光陷阱产生第一反亥姆霍兹磁场梯度。

虽然已经在此图解和描述了特定实施例，但是本领域技术人员将领会的是，被计算以实现相同目的的任何布置可以替代所示出的特定实施例。本申请意图覆盖本发明的任何适配或修改。因此，明显意图的是本发明仅由权利要求及其等同物限制。