碱金属原子磁强计的基本原理是利用碱金属原子在光及磁场的作用下自旋极化的相干进动测量磁场。SERF(Spin-Exchange Relaxation-Free,SERF)型原子磁强计,其理论灵敏度可达到2aT/Hz1/2。顾名思义,此种类型的原子磁强计在自旋交换碰撞中,由于快速的交换碰撞将完全消除其弛豫机制从而得到较高的灵敏度。SERF型原子磁强计应用范围广泛,可以用于基础物理学研究,同时在军事领域及生物医学领域均大有可为,可用于矿物质探测、生物弱磁场的探测等,如对人体脑磁的探测,其应用的意义及价值不言而喻。本文对小型化SERF型原子磁强计研制过程进行了介绍。SERF型原子磁强计的小型化优化处理,使得操作更加方便,设备更加便携,进一步降低了实验成本。主要工作包括:在光路搭建方面,相比于传统的双光束体系的原子磁强计,小型化的SERF型原子磁强计只将单束光引入到探头中,同时作为泵浦光与探测光;在数据采集方面,我们采用了软件程序中的虚拟锁相放大器代替了硬件锁相放大器进行数据的处理及采集;在数据处理方面,我们舍弃了传统的硬件频谱信号分析仪,而是对实验中的有效数据直接进行相关提取再进行后处理,减少了实验上硬件仪器的使用;在探头的结构方面,本方案采用尺寸为10*10*10mm的立方体气室作为探测气室,同时在探头架构上缠绕方形亥姆霍兹线圈进行磁场的补偿,使得探头体积也进行了整体的缩小,进一步实现了小型化。