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磁场测量的发展历史
磁场测量是磁测量的一个重要内容，磁测量是从磁场测量开始发展的。我国古人对磁现象的发现和应用做出了巨大贡献。早在公元前3世纪春秋战国时代，《吕氏春秋》上就有“磁石召铁”的记载。公元1世纪初，东汉的学者王充在《论衡》中记载了司南的一些重要性质：“司南之杓（勺），投之于地（放置司南的盘子），其柢（勺柄）指南。”司南即磁罗盘的雏形，也可以说是最早的磁场测量仪器。公园12世纪初，我国已经把磁罗盘应用于航海，这比欧洲要早几百年。宋代的杰出科学家沈括在《梦溪笔谈》中就有关于地磁偏角的记载，比1492年意大利人哥伦布横渡大西洋时发现这一现象要早四百多年。
1600年英国医生吉伯（Gilbert）在他的著作中首先应用科学的方法对磁现象进行了系统的探索，同时发现地球本身就是一个大磁体，16世纪以后，磁针应用于研究磁性的科学仪器中，并用来测定地磁场，1785年库伦提出了用磁针在磁场中的自由振荡周期来确定地磁场的方法。18世纪后，英国等发达国家作为海上王国扩张的需要，要求发展精密的磁场测量仪器。1819年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。1832年高斯提出了以长度、质量和时间为基础的绝对测量地磁场强度的方法。当时研究地磁变动基准测量的第一个国际协会采用了由高斯设计的磁针仪器。为纪念吉伯、奥斯特和高斯的科学功绩，后来分别以他们的名字作为磁动势、磁场强度和磁感应强度的单位名称。
1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，使磁现象和电现象建立起了定量的联系。1873年，英国的物理学家麦克斯韦在他的《论电与磁》的经典著作中创立了严密的电磁场理论，从而为磁场测量奠定了理论基础。
20世纪初，由于电工技术的推广和应用，对磁场的测量也提出更加迫切的要求，例如，为了保证电机、仪器仪表等的质量，要求测量其内部的间隙磁场，为了合理的选择和应用各种磁性材料，要求测量和材料性质相关的磁参量和样品的表面磁场强度，为了进行磁法勘探和研究古地磁学，要求测量和地磁场有关的磁场参量，等等。由此，在磁力法、电磁感应法的基础上，1930年又发展出了磁饱和法的磁场测量仪器。这是后来发展磁通门磁强计的基础。这种磁强计在第二次世界大战期间，由于探潜和引爆等的需要，得到了进一步的应用。
现代的精密磁场测量技术从1940年左右开始，一方面，由于物理学中发现了一些新的物理效应以及电子学和半导体技术有了迅速的发展，从而使经典的磁场测量方法获得了新的生命力；另一方面，由于近代的高能粒子加速器、受控热核聚变装置和宇航工程等尖端工程技术的发展，对磁场的测量在空间和时间上都提出了更加苛刻的要求。磁场测量遍布于科研、生产、国防等各个领域之中。1879年发现了霍尔效应（Hall Effect），由于利用了新的半导体材料，在1960年代初便形成了商品化的霍尔效应磁强计。1948年，三轴磁通门磁强计被用到探空火箭上，1958年苏联首次把磁通门磁强计应用到人造卫星上。1846年法拉第发现了磁光效应，1960年由于把激光发生器应用到磁光效应中，从而提高了磁光效应磁强计的技术性能。应特别提及的是，两项获诺贝尔物理学奖的物理效应的发现，对磁场测量技术的发展具有划时代的意义，一个是，1946年有布洛赫和柏塞尔同时发现的核磁共振现象，使磁场的测量有可能获得10-6的精确度；另一个是，1962年剑桥大学的研究生约瑟夫森预言了超导结的隧道效应，于次年即得到了实验上的证实，从而使磁场测量的下限扩展到10-14T，并且有可能接近这种方法的理论极限10-15T，这两项发现，提供了有可能利用原子内部的参数为基础来绝对地测量磁场强度的方法。1945年，苏联科学家札沃依斯基提出了电子顺磁共振，1951年观测到了章动法核磁共振，1953年研制出了核吸收法共振磁强计，1954年研制出了核感法共振磁强计，1958年研制出了铷光泵磁强计，19世纪70年代初，又研制出了直流超导量子干涉器件和交流超导量子干涉器件。
与此同时，许多新效应也应用于磁场传感器，特别引起注意的是磁电阻效应。汤姆孙于1857年发现了铁磁多晶体的各向异性磁电阻（Anisotropy Magnetoresistance,AMR）效应。由于科学发展水平及技术条件的局限，数值不大的AMR磁电阻效应在一个多世纪的历史时期内并未引起人们太多的关注。1971年Hunt提出可以利用铁磁金属的各向异性磁电阻效应来制作磁盘系统的读出磁头，在随后的二十多年里，就是这样一个非常小的磁电阻效应却对计算机磁存储技术产生了深刻的影响。1985年IBM公司将Hunt的设想付诸实现，并将这样的读出磁头用于IBM3408磁带机上；1990年又将感应式的写入薄膜磁头与坡莫合金制作的磁电阻式读出磁头组合成双元件一体化的磁头，在CoPtCr合金薄膜磁记录介质盘上实现了面密度为1Gb/in2的高密度记录方式。1991年日立公司报道了在3.5 in硬盘上利用双元件磁头实现了1Gb/in2的高记录密度。所有这些当时都采用坡莫合金薄膜的AMR磁电阻效应，室温值仅为2.5%左右。
20世纪80年代末期，在法国巴黎大学Fert教授研究小组工作的巴西学者Baibich发现（Fe/Cr）多层膜的磁电阻效应比坡莫合金大一个数量级，命名为巨磁电阻（Giant Magnetoresistance,GMR）效应，立刻引起了全世界的轰动，在随后的几年中，有关巨磁电阻效应的研究成果接踵而至，人们不但在“铁磁金属/非磁金属”多层膜中发现了巨磁电阻效应，随后又在“铁磁金属/非磁金属”的颗粒膜中发现同样存在巨磁电阻效应，之后1994年在类钙钛矿La-Ca-Mn-O系列中发现了庞磁电阻（Colossal Magnetoresistance, CMR）效应。而“铁磁金属/非磁绝缘体/铁磁金属”磁隧道阀的研究在多层膜巨磁电子研究的促进下又有了突飞猛进的发展，1994年在Fe/Al2O3/Fe组成的三明治结构中发现其隧道结磁电阻值在室温下可达18%，1995年在Co-Al-O颗粒膜中同样发现了类似的大的隧道结磁电阻（Tunneling Magnetoresistance, TMR）效应。
磁场测量的发展历史
磁场测量是磁测量的一个重要内容，磁测量是从磁场测量开始发展的。我国古人对磁现象的发现和应用做出了巨大贡献。早在公元前3世纪春秋战国时代，《吕氏春秋》上就有“磁石召铁”的记载。公元1世纪初，东汉的学者王充在《论衡》中记载了司南的一些重要性质：“司南之杓（勺），投之于地（放置司南的盘子），其柢（勺柄）指南。”司南即磁罗盘的雏形，也可以说是最早的磁场测量仪器。公园12世纪初，我国已经把磁罗盘应用于航海，这比欧洲要早几百年。宋代的杰出科学家沈括在《梦溪笔谈》中就有关于地磁偏角的记载，比1492年意大利人哥伦布横渡大西洋时发现这一现象要早四百多年。
1600年英国医生吉伯（Gilbert）在他的著作中首先应用科学的方法对磁现象进行了系统的探索，同时发现地球本身就是一个大磁体，16世纪以后，磁针应用于研究磁性的科学仪器中，并用来测定地磁场，1785年库伦提出了用磁针在磁场中的自由振荡周期来确定地磁场的方法。18世纪后，英国等发达国家作为海上王国扩张的需要，要求发展精密的磁场测量仪器。1819年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。1832年高斯提出了以长度、质量和时间为基础的绝对测量地磁场强度的方法。当时研究地磁变动基准测量的第一个国际协会采用了由高斯设计的磁针仪器。为纪念吉伯、奥斯特和高斯的科学功绩，后来分别以他们的名字作为磁动势、磁场强度和磁感应强度的单位名称。
1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，使磁现象和电现象建立起了定量的联系。1873年，英国的物理学家麦克斯韦在他的《论电与磁》的经典著作中创立了严密的电磁场理论，从而为磁场测量奠定了理论基础。
20世纪初，由于电工技术的推广和应用，对磁场的测量也提出更加迫切的要求，例如，为了保证电机、仪器仪表等的质量，要求测量其内部的间隙磁场，为了合理的选择和应用各种磁性材料，要求测量和材料性质相关的磁参量和样品的表面磁场强度，为了进行磁法勘探和研究古地磁学，要求测量和地磁场有关的磁场参量，等等。由此，在磁力法、电磁感应法的基础上，1930年又发展出了磁饱和法的磁场测量仪器。这是后来发展磁通门磁强计的基础。这种磁强计在第二次世界大战期间，由于探潜和引爆等的需要，得到了进一步的应用。
现代的精密磁场测量技术从1940年左右开始，一方面，由于物理学中发现了一些新的物理效应以及电子学和半导体技术有了迅速的发展，从而使经典的磁场测量方法获得了新的生命力；另一方面，由于近代的高能粒子加速器、受控热核聚变装置和宇航工程等尖端工程技术的发展，对磁场的测量在空间和时间上都提出了更加苛刻的要求。磁场测量遍布于科研、生产、国防等各个领域之中。1879年发现了霍尔效应（Hall Effect），由于利用了新的半导体材料，在1960年代初便形成了商品化的霍尔效应磁强计。1948年，三轴磁通门磁强计被用到探空火箭上，1958年苏联首次把磁通门磁强计应用到人造卫星上。1846年法拉第发现了磁光效应，1960年由于把激光发生器应用到磁光效应中，从而提高了磁光效应磁强计的技术性能。应特别提及的是，两项获诺贝尔物理学奖的物理效应的发现，对磁场测量技术的发展具有划时代的意义，一个是，1946年有布洛赫和柏塞尔同时发现的核磁共振现象，使磁场的测量有可能获得10-6的精确度；另一个是，1962年剑桥大学的研究生约瑟夫森预言了超导结的隧道效应，于次年即得到了实验上的证实，从而使磁场测量的下限扩展到10-14T，并且有可能接近这种方法的理论极限10-15T，这两项发现，提供了有可能利用原子内部的参数为基础来绝对地测量磁场强度的方法。1945年，苏联科学家札沃依斯基提出了电子顺磁共振，1951年观测到了章动法核磁共振，1953年研制出了核吸收法共振磁强计，1954年研制出了核感法共振磁强计，1958年研制出了铷光泵磁强计，19世纪70年代初，又研制出了直流超导量子干涉器件和交流超导量子干涉器件。
与此同时，许多新效应也应用于磁场传感器，特别引起注意的是磁电阻效应。汤姆孙于1857年发现了铁磁多晶体的各向异性磁电阻（Anisotropy Magnetoresistance,AMR）效应。由于科学发展水平及技术条件的局限，数值不大的AMR磁电阻效应在一个多世纪的历史时期内并未引起人们太多的关注。1971年Hunt提出可以利用铁磁金属的各向异性磁电阻效应来制作磁盘系统的读出磁头，在随后的二十多年里，就是这样一个非常小的磁电阻效应却对计算机磁存储技术产生了深刻的影响。1985年IBM公司将Hunt的设想付诸实现，并将这样的读出磁头用于IBM3408磁带机上；1990年又将感应式的写入薄膜磁头与坡莫合金制作的磁电阻式读出磁头组合成双元件一体化的磁头，在CoPtCr合金薄膜磁记录介质盘上实现了面密度为1Gb/in2的高密度记录方式。1991年日立公司报道了在3.5 in硬盘上利用双元件磁头实现了1Gb/in2的高记录密度。所有这些当时都采用坡莫合金薄膜的AMR磁电阻效应，室温值仅为2.5%左右。
20世纪80年代末期，在法国巴黎大学Fert教授研究小组工作的巴西学者Baibich发现（Fe/Cr）多层膜的磁电阻效应比坡莫合金大一个数量级，命名为巨磁电阻（Giant Magnetoresistance,GMR）效应，立刻引起了全世界的轰动，在随后的几年中，有关巨磁电阻效应的研究成果接踵而至，人们不但在“铁磁金属/非磁金属”多层膜中发现了巨磁电阻效应，随后又在“铁磁金属/非磁金属”的颗粒膜中发现同样存在巨磁电阻效应，之后1994年在类钙钛矿La-Ca-Mn-O系列中发现了庞磁电阻（Colossal Magnetoresistance, CMR）效应。而“铁磁金属/非磁绝缘体/铁磁金属”磁隧道阀的研究在多层膜巨磁电子研究的促进下又有了突飞猛进的发展，1994年在Fe/Al2O3/Fe组成的三明治结构中发现其隧道结磁电阻值在室温下可达18%，1995年在Co-Al-O颗粒膜中同样发现了类似的大的隧道结磁电阻（Tunneling Magnetoresistance, TMR）效应。