為何選磁、為何貼頭皮
腦磁圖量測的是同步神經電流所產生的微小磁場。由於組織對磁幾乎是透明的，MEG 遠比 EEG 少受顱骨造成的模糊——其逆問題的條件也較好。代價是：這些場極其微弱，量級在 femto 到 pico 特斯拉，大約是地球恆定磁場的十億分之一。
|\mathbf{B}(\mathbf{r})| = \frac{\mu_{0}}{4\pi}\,\frac{|\mathbf{Q}|\,\sin\alpha}{r^{2}}神經電流偶極的磁場，隨感測器靠近源頭而急劇增大。把感測器到腦的距離減半，正是將磁力儀貼上頭皮的全部理由。
神經電流偶極的磁場同樣隨距離 r 的平方下降，所以把感測器移得更近收穫極大——距離減半，訊號大約變為四倍。就這一個事實，構成了把磁力儀從笨重頭盔移到直接貼上頭皮的全部理由。
- |\mathbf{B}(\mathbf{r})|
- 感測器處的磁場強度。
- |\mathbf{Q}|
- 神經電流偶極的強度。
- r
- 感測器到源的距離；1/r^2 的衰減是關鍵。
- \sin\alpha
- 方向因子——直指感測器的偶極不產生磁場。
傳統 MEG 頭盔距皮質約 4 cm；貼頭皮的 OPM 可縮到約 1.5 cm，而 1/r^2 定律把這差距化為數倍的訊號增益。
傳統 MEG 使用需浸在液態氦中的超導 SQUID，迫使感測器與頭皮之間留有約 2 公分的熱間隙——而且是固定、單一尺寸的頭盔。光泵浦磁力儀在室溫附近運作，因此可直接貼在頭上。正因上式那種急劇衰減，把間隙縮小可使量測訊號增大數倍、並鋭化空間解析度。這就是貼頭皮 MEG。
OPM 的內部：SERF 磁力量測
一個 OPM 是毫米尺度的鹼金屬蒸氣玻璃氣室（銣或銫）。泵浦雷射以光學方式極化原子自旋；外加磁場使這些自旋進動；探測光束讀出穿透光隨之的變化。在自旋交換無弛豫（SERF）區——近零場、高原子密度——破壞自旋的碰撞被抑制，相干時間拉長，靈敏度飆升至 femtotesla 級。
\delta B = \frac{1}{\gamma}\,\frac{1}{\sqrt{n\,T_{2}\,V\,t}}原子磁力儀的自旋投影雜訊極限：靈敏度隨原子密度 n、相干時間 T₂、氣室體積 V 與平均時間 t 提升。這正是 SERF 可調的旋鈕——也解釋了與微型化之間的根本矛盾（V 太小會損害靈敏度）。
原子磁力儀的極限，受它用來感測的原子本身的隨機「雜訊」所限。這條式子說：當你有更多原子（n）、讓它們維持相干更久（T_2）、用更大的氣室（V）、或平均更久（t），雜訊底就縮小——靈敏度提升。代價是：把氣室縮小以貼上頭皮會降低 V，反而受害。
- \delta B
- 感測器能分辨的最小磁場變化（其雜訊底）。
- n
- 原子密度——更多原子把雜訊平均掉。
- T_2
- 相干時間——原子維持同步的時間。
- V
- 蒸氣氣室的體積。
- t
- 平均時間——量測越久，雜訊越少。
根號底下的每個量對 \delta B 只以四次方根起作用：要把雜訊底減半，你得把乘積 n\,T_2\,V\,t 提高到十六倍——這正是縮小氣室代價高昂的原因。
可穿戴的回報——與其代價
由於 OPM 安裝在會隨頭部移動的輕量帽上，它們解鎖了剛性 SQUID 頭盔所禁止的範式：自然動作、兒童與發展族群、更長的記錄時間——而且本質上訊號更大。新的難題是工程性的：感測器間串擾、眾多小型感測器的精確校準與共定位，以及最重要的——抑制環境與自身產生的背景場。
干擾抑制沿用了古典 MEG 的手法——如訊號空間分離／Maxwell 濾波這類投影方法——但當感測器貼得很近、無源殼層幾何不同時，其假設也會改變。OPM 資料仍需餵入第二卷完整的源定位流程（正向模型，再加上正則化逆解）；只不過因感測器更近、貼於頭皮，其導程場（lead field）不同罷了。
新興：固態量子磁力量測
在蒸氣氣室之外，氮空缺（NV）鑽石磁力儀承諾室溫、潛在免屏蔽、高空間解析度的固態感測。如今其靈敏度落後 OPM 數個量級，尚無法與頭皮 MEG 競爭——但它們正是更廣的聲–光–磁感測前沿的縮影：把一種物理換能器換成量子換能器，整個取捨便重新展開。