万有引力常数G是物理学基本常数,它在引力理论、宇宙学和天体物理学等领域扮演着重要的角色。但引力相互作用较弱且不可屏蔽,使得精确测量万有引力常数非常困难。自1798年卡文迪许完成第一个实验室内的测G实验以来,科学家们进行了约300次万有引力常数测量,但在国际数据委员会2018版推荐值中,万有引力常数的相对精度仅22 ppm(1 ppm=10-6),是目前基本物理常数测量精度最低的。而且,不同实验室给出的万有引力常数测量结果,在各自给定的误差范围内并不吻合,这意味着可能存在未知系统误差。引力中心上世纪80年代就开始利用高灵敏扭秤进行万有引力常数测量研究,并于2018年实现同一实验室利用两种不同方法进行万有引力常数测量,引起科学界广泛关注。利用不同的实验方案进行独立的测量,有利于探索并发现可能存在的未知系统误差。鉴于此,在前期利用扭秤测G的工作基础上,引力中心冷原子课题组开展了基于原子干涉技术测量万有引力常数的研究。本文围绕原子干涉法测G研究,详细介绍了原子干涉测G方案设计和关键技术双磁光阱原子干涉重力梯度仪研制,主要研究内容和成果包括以下三个方面。（1）设计了基于原子干涉技术的万有引力常数测量方案,包括原子干涉重力梯度仪和源质量系统。在原子干涉重力梯度仪方面,创新性地提出了适用于测G的双磁光阱设计,它既有利于快速装载和上抛原子,也有利于对原子团和源质量进行位置优化;在源质量系统方面,采用钨合金球作为源质量来产生附加的引力加速度,既有利于机械加工,也有利于减小源质量密度不均匀的影响。（2）分析了原子干涉法测量万有引力常数的主要系统误差。理论上分析了原子干涉法测G中的相关系统误差,并进行了数值模拟。基于误差分析,优化了原子干涉重力梯度仪中两团原子飞行轨迹和源质量远程配置下的位置,定量估计了原子团中心位置偏移、源质量位置偏移和源质量偏心等对万有引力常数测量的影响。在该误差分析过程中,发现了原子干涉法测G中前人忽略的拉曼光脉冲宽度有较大的影响,并对其进行了计算。（3）实现了高精度双磁光阱原子干涉重力梯度仪。在方案设计的基础上,完成了双磁光阱原子干涉重力梯度仪搭建,包括真空系统、光学系统和电子系统,进行了原子装载、原子上抛、原子干涉和原子探测等实验,在优化光频移、补偿地球自转效应和抑制振动噪声的基础上,利用双条纹锁定实现了原子干涉重力梯度高精度测量,测量灵敏度达到99 E/（?）(1E=10-9s-2),与目前国际上原子干涉法测G最好结果Tino小组的梯度测量灵敏度92 E/（?）处于同等水平。本文详细介绍了本人博士期间进行的上述原子干涉测G研究工作,这些工作为实现我们第一阶段100 ppm水平原子干涉法测G奠定了良好基础。