核磁共振陀螺仪是基于量子调控技术的前沿研究，具有高精度、小体积、低功耗等显著优点，是未来高精度微小型陀螺的主要发展方向之一。原子气室内Xe核自旋的横向弛豫时间是衡量原子气室性能的一个重要参数，直接影响陀螺的角随机游走, 准确快速地测量横向弛豫时间有利于研制性能更优的原子气室。根据推导的核自旋横向弛豫时间测量原理，基于LabVIEW软件平台设计了一种气室核自旋横向弛豫时间的自动化测试系统，实现了温度控制、氙共振频率找寻、磁场控制及数据处理存储功能。实际应用表明，采用自动化测试系统工作稳定可靠、测量效率高、测试精度高、人机交互性好，为检验核磁共振陀螺仪原子气室的性能提供了有效测试手段。

为了得到铷原子磁力仪的最佳抽运光强, 进而优化原子磁力仪的灵敏度, 理论分析了抽运光强与磁力仪的极化率、信噪比以及灵敏度之间的关系, 设计了实验装置。采用自由感应衰减法对直径20mm的铷原子球形气室在不同抽运光强下对应的横向弛豫时间进行测量, 并对相应的纵向弛豫时间进行测量, 计算出了不同光强下的极化率, 通过拟合得到了光强与极化率、信噪比以及灵敏度之间的关系曲线。结果表明, 可在10mW/cm2附近得到系统最佳抽运光强。此研究结果为提高光强利用率并进一步优化铷原子磁力仪的灵敏度提供了指导。

为测量短暂的碱金属原子横向弛豫时间，分析了改进了的自由感应衰减法、磁共振展宽拟合法以及旋转坐标系下的横向磁矩分量比值拟合法三种测量方法。并设计了实验装置，用这三种方法对10 μs 量级的铷原子横向弛豫时间进行了测量。测量结果表明，这三种方法的精度皆可达1 μs 量级。通过对这三种方法的测量环境分析，改进了的自由感应衰减法和比值拟合法的测量值可以直接作为一般的原子磁力仪的参数使用，展宽拟合法可以用于研究无光条件下的碱金属原子弛豫机制。