CN113138202A - 扫描成像系统的控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种扫描成像系统的控制系统及控制方法，该控制系统用于基于氮空位色心及原子力显微镜连用平台，包括：微波波源；微波开关；激光源；声光调制器；计数模块，包括计数采集卡；模拟输出卡，包括：X轴控制端口和Y轴控制端口，以及Z轴控制端口；以及任意序列发生模块，具有多个TTL电平输出端口，不同TTL电平输出端口分别独立地配置TTL电平序列，所述TTL电平序列由所述多个TTL电平输出端口分别输出到所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡，进而分别对所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡进行控制。本发明还提供了一种扫描成像系统的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及氮空位色心及原子力显微镜连用平台领域，尤其涉及扫描成像系统的控制系统及控制方法。
背景技术
金刚石材料中的点缺陷，特别是量子自旋缺陷、光学活性缺陷等，已被广泛应用于各种传感、检测和量子处理等领域。包括：磁力计；自旋共振装置，如核磁共振(NMR)和电子自旋共振(ESR)；用于磁共振成像(MRI)的自旋成像装置；以及量子信息处理装置，如量子计算。
金刚石材料中很多点缺陷已经被研究，包括含硅的缺陷，含氮的缺陷，含铬的缺陷等。这些缺陷常以中性电荷状态和负电荷状态被发现。
已经发现，某些缺陷在其处于负状态时特别适用于传感、探测和量子处理领域。例如，金刚石材料中带负电荷的氮-空位(NV-)色心作为可用的量子自旋缺陷，具有广泛的应用。该缺陷具有如下特性：
具有很长的相干时间，能够以高保真度操纵它的电子自旋状态。
金刚石中NV-色心是由碳空位及邻近的氮原子组成。它的基态为自旋三重态(3A)，其简并ms＝±1能级与ms＝0能级具有2.87GHz的零场劈裂。在进行光泵浦时，ms＝0的次能级显示高的荧光率，相反，当缺陷在ms＝±1能级被激发时，它显示出较高概率跨过单重态(1A)，紧接着弛豫到ms＝0能级。因此，从荧光强度的结果，可以读出自旋状态，即ms＝±1的能级状态是“暗”，ms＝0的能级状态是“亮”。当施加外部磁场时，通过塞曼(Zeeman)分裂打破次能级自旋态ms＝±1的简并性，这引起共振谱线根据所施加的磁场幅度和其方向而分裂。这种相关性可用于矢量磁力测定，可以通过扫描微波频率检测共振自旋跃迁，得到光学检测磁共振(ODMR)谱中的荧光特征下降的频点，进而求解出外磁场矢量在NV-轴向的分量大小。
原子力显微镜(AFM)是基于原子间作用力的表面形貌测量工具，具有纳米级的分辨率，其在物理、化学、材料等诸多领域有广泛领域。
将AFM的扫描特性与金刚石NV-色心测量特性结合所搭建的NV-AFM连用平台，在电场、磁场等物理量空间扫描成像领域有重要应用。现有NV-AFM连用平台的硬件结构如图1所示，其具体结构及功能说明如下：AFM部分包括了探针台，位移台，探针，样品，其中探针台由纳米位移台、微米位移台及角度位移台组成，其中微米位移台及角度位移台用于调节探针和样品相对位置及角度，纳米位移台用于扫描成像，探针是含有NV-色心的针尖，这有别于传统的AFM。共聚焦光路部分包括激发光路，显微镜头，收集光路，激发光路用于激发金刚石中的单NV-色心，收集光路用于收集NV色心激发后回到初态过程发出的荧光，显微镜头用于使激发光聚焦以及使荧光汇聚。微波部分包括了微波源，可按照磁学探测需要产生需要的微波。
扫描成像速度是扫描成像仪器最重要的参数之一，现有的NV-AFM连用平台在进行扫描成像时，其控制系统涉及到多次输入输出(IO)过程，降低了扫描成像速度。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于扫描成像系统的控制系统及控制方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种扫描成像系统的控制系统，用于基于氮空位色心及原子力显微镜连用平台，包括：微波波源，用于发出微波；微波开关，用于控制所述微波波源发出的微波是否作用到所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；激光源，用于发出激光；声光调制器，用于控制所述激光源发出的激光是否作用到所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；计数模块，包括计数采集卡，用于探测所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心产生的荧光强度；模拟输出卡，包括：X轴控制端口和Y轴控制端口，用于控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的水平位移，以及Z轴控制端口，用于控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度；以及任意序列发生模块，具有多个TTL电平输出端口，不同TTL电平输出端口分别独立地配置TTL电平序列，所述TTL电平序列由所述多个TTL电平输出端口分别输出到所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡，进而分别对所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡进行控制。
作为本发明的第二个方面，提供了一种利用如上所述的控制系统进行扫描成像的控制方法，包括：在开启激光源以发出激光的情况下，利用任意序列发生模块发出和声光调制器对应的第一TTL电平序列，触发所述声光调制器来控制所述激光持续作用到氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；开启微波波源以发出微波的情况下，利用任意序列发生模块发出和微波开关对应的第二TTL电平序列，触发所述微波开关来控制所述微波在由所述第二TTL电平序列定义的第一探测时间内作用到所述氮空位色心上；利用任意序列发生模块发出和计数采集卡对应的第三TTL电平序列，触发所述计数采集卡在所述第一探测时间内来测量所述氮空位色心在所述微波和所述激光作用下产生的荧光强度；在所述第一探测时间内荧光强度的测量完成后，利用所述第三TTL电平序列触发所述计数采集卡在所述第三TTL电平序列定义的第二探测时间内，来测量所述氮空位色心仅在所述激光作用下产生的参考荧光强度；对所述荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次，以完成单点信号的采集，其中N为正整数；利用任意序列发生模块发出和模拟输出卡的X轴控制端口对应的第四TTL电平序列，以及和模拟输出卡的Y轴控制端口对应的第五TTL电平序列，触发所述模拟输出卡来控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的纳米位移台在水平方向移动，其中针对所述水平方向移动的每一位点重复所述单点信号采集的操作。在开启激光源以发出激光的情况下，利用任意序列发生模块发出和声光调制器对应的第一TTL电平序列，触发所述声光调制器来控制所述激光持续作用到氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；在开启微波波源以发出微波的情况下，利用任意序列发生模块发出和微波开关对应的第二TTL电平序列，触发所述微波开关来控制所述微波在由所述第二TTL电平序列定义的第一探测时间内作用到所述氮空位色心上；利用任意序列发生模块发出和计数采集卡对应的第三TTL电平序列，触发所述计数采集卡在所述第一探测时间内来测量所述氮空位色心在所述微波和所述激光作用下产生的荧光强度；在所述第一探测时间内荧光强度的测量完成后，利用所述第三TTL电平序列触发所述计数采集卡在所述第三TTL电平序列定义的第二探测时间内，来测量所述氮空位色心仅在所述激光作用下产生的参考荧光强度；对所述荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次，以完成单点信号的采集，其中N为正整数；利用任意序列发生模块发出和模拟输出卡的X轴控制端口对应的第四TTL电平序列，以及和模拟输出卡的Y轴控制端口对应的第五TTL电平序列，触发所述模拟输出卡来控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的纳米位移台在水平方向移动，其中针对所述水平方向移动的每一位点重复所述单点信号测量的操作。
从上述技术方案可以看出，本发明的扫描成像系统的控制系统及控制方法具有以下有益效果或其中一部分：
本发明在任意序列发生模块中不同TTL电平输出端口配置相应的TTL电平序列，TTL电平序列由对应TTL电平输出端口分别输出到微波波源、微波开关、声光调制器、计数采集卡，模拟输出卡，进而对微波波源、微波开关、声光调制器、计数采集卡，模拟输出卡的状态进行切换，配合上NV-AFM连用平台，加快了扫描成像的速度，实现了快速扫描的效果。
附图说明
图1是现有的NV-AFM平台的结构示意图；
图2是本发明的扫描成像系统的控制系统示意图；
图3是本发明实施例1单频扫描时任意序列发生模块输出TTL电平序列示意图；
图4为本发明实施例2连续波谱扫描时任意序列发生模块输出TTL电平序列示意图。
具体实施方式
NV-AFM连用平台的的扫描成像速度关乎到实验效率、成像质量及时间分辨率等多个方面。因此，本发明提出了一种可实现快速扫描的控制系统。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
根据本发明的实施例，提供了一种扫描成像系统的控制系统，用于基于氮空位色心及原子力显微镜连用平台，包括：微波波源，用于发出微波；微波开关，用于控制微波波源发出的微波是否作用到氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；激光源，用于发出激光；声光调制器，用于控制激光源发出的激光是否作用到氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；计数模块，包括计数采集卡，用于探测氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心产生的荧光强度；模拟输出卡，包括：X轴控制端口和Y轴控制端口，用于控制氮空位色心及原子力显微镜连用平台中用于扫描成像的纳米位移台的水平位移，以及Z轴控制端口，用于控制氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度；以及任意序列发生模块，具有多个TTL电平输出端口，不同TTL电平输出端口分别独立地配置TTL电平序列，TTL电平序列由多个TTL电平输出端口分别输出到微波波源、微波开关、声光调制器、计数采集卡和模拟输出卡，进而对微波波源、微波开关、声光调制器、计数采集卡和模拟输出卡进行控制。
本发明在任意序列发生模块中不同的TTL电平输出端口配置相应的TTL电平序列，TTL电平序列由对应TTL电平输出端口分别输出到微波波源、微波开关、声光调制器、计数采集卡，模拟输出卡，进而基于TTL电平序列分别对微波波源、微波开关、声光调制器、计数采集卡，模拟输出卡的状态进行切换，从而加快了NV-AFM连用平台扫描成像的速度，提高实验效率。
根据本发明的实施例，控制系统还包括锁相放大模块，用于实时调整氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度。
在扫描成像系统的控制系统中，锁相放大器提供了一个反馈回路，用来实时调节NV-AFM连用平台的针尖与待测样品之间的距离。
根据本发明的实施例，控制系统还包括双向单掷开关，用于在模拟输出卡的Z轴控制端口和锁相放大器之间切换，以使Z轴控制端口和锁相放大器的其中之一能够对纳米位移台的高度进行调整。从而使得在NV-AFM连用平台处于抬高模式时，施加外加电压至模拟输出卡的Z轴控制端口来对纳米位移台的高度进行控制；在NV-AFM连用平台处于扫描成像模式时，利用锁相放大模块实时调整纳米位移台的高度。
根据本发明的实施例，激光源发出的激光通过激发光路作用至氮空位色心上，所述声光调制器用于控制所述激发光路的通断。
根据本发明的实施例，激光源是发出532nm激光的装置。
根据本发明的实施例，微波波源用于产生不同频率的微波，以对氮空位色心的量子态进行调控。微波波源可按照磁学探测需要产生固定频率或者不同频率的微波。
根据本发明的实施例，任意序列发生模块分别和模拟输出卡的X轴控制端口和Y轴控制端口相连。
根据本发明的实施例，提供了一种如上所述的控制系统进行扫描成像的控制方法，包括：在开启激光源以发出激光的情况下，利用任意序列发生模块发出和声光调制器对应的第一TTL电平序列，触发所述声光调制器来控制所述激光持续作用到氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；在开启微波波源以发出微波的情况下，利用任意序列发生模块发出和微波开关对应的第二TTL电平序列，触发所述微波开关来控制所述微波在由所述第二TTL电平序列定义的第一探测时间内作用到所述氮空位色心上；利用任意序列发生模块发出和计数采集卡对应的第三TTL电平序列，触发所述计数采集卡在所述第一探测时间内来测量所述氮空位色心在所述微波和所述激光作用下产生的荧光强度；在所述第一探测时间内荧光强度的测量完成后，利用所述第三TTL电平序列触发所述计数采集卡在所述第三TTL电平序列定义的第二探测时间内，来测量所述氮空位色心仅在所述激光作用下产生的参考荧光强度；对所述荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次，以完成单点信号的采集，其中N为正整数；利用任意序列发生模块发出和模拟输出卡的X轴控制端口对应的第四TTL电平序列，以及和模拟输出卡的Y轴控制端口对应的第五TTL电平序列，触发所述模拟输出卡来控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的纳米位移台在水平方向移动，其中针对所述水平方向移动的每一位点重复所述单点信号采集的操作。
根据本发明的实施例，在对荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次之后，还包括利用任意序列发生模块发出和微波波源对应的第六TTL电平序列，触发微波波源切换微波频率，在切换后的微波频率下重复对荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次的操作，以完成单点信号的测量。
根据本发明的实施例，控制方法还包括：利用控制系统的锁相放大模块，实时调节纳米位移台的高度。
以下列举具体实施例来对本发明的技术方案作详细说明。需要说明的是，下文中的具体实施例仅用于示例，并不用于限制本发明。
实施例1
以下结合图2和图3来说明利用NV-AFM连用平台进行单频扫描时该控制系统配置的TTL序列，并结合具体实验过程进行说明。在空间磁场扫描成像中，单频扫描指的是将微波源发出的微波频率固定在某一确定频率(一般为2870MHz)，对空间中待测点的荧光强度进行探测，通过对比不同待测点的荧光强度大小，进而得到磁场相对大小的分布情况。
如图2所示，本实施例的控制系统包括任意序列发生模块、微波波源、微波开关、激光源、声光调制器、计数模块、模拟输出卡、锁相放大模块和双向单掷开关。
微波波源，用于发出微波；微波开关，用于控制所述微波波源发出的微波是否作用到所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；激光源，用于发出激光；声光调制器，用于控制所述激光源发出的激光是否作用到所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；计数模块，包括计数采集卡，用于探测所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心产生的荧光强度；模拟输出卡，包括：X轴控制端口和Y轴控制端口，用于控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中用于扫描成像的纳米位移台的水平位移，以及Z轴控制端口，用于控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度；任意序列发生模块，具有多个TTL电平输出端口，不同TTL电平输出端口分别独立地配置TTL电平序列，所述TTL电平序列由所述多个TTL电平输出端口分别输出到所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡，进而分别对所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡进行控制；锁相放大模块，用于实时调整所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度；双向单掷开关，用于在模拟输出卡的Z轴控制端口和锁相放大器之间切换，以使Z轴控制端口和所述锁相放大器的其中之一能够对纳米位移台的高度进行调整。
任意序列发生模块输出的TTL电平序列如图3所示，激光源发出激光，声光调制器在其对应的TTL电平序列上升沿处开启，并一直处于工作状态，在其对应的TTL电平序列下降沿处关闭，微波开关同理。计数采集卡、模拟输出卡x轴控制端口、模拟输出卡y轴控制端口采用的是触发模式，即计数采集卡接收到其对应的第一个TTL电平序列触发信号后打开，并一直处于打开状态，直至下一个其对应的TTL电平序列触发信号到来停止采样，而模拟输出卡x轴控制端口、模拟输出卡y轴控制端口在接收到其对应的TTL电平序列触发信号瞬间会产生一个高电压输出，作用于x轴控制端口和y轴控制端口上的压电平台，压电平台发出电压信号作用于纳米位移台，从而实现纳米位移台固定步长的水平移动过程。
实验具体过程如下，激光源和微波波源处于开启状态，激光源发出激光波长为532nm，声光调制器在其对应的第一TTL电平序列触发下处于开启状态，微波开关及计数采集控制模块的计数采集卡分别在各自对应的第二TTL电平序列和第三TTL电平序列触发信号触发下同时开启，在第一探测时间对单光子计数器入口收集的荧光信号进行测量，测量完成后关闭同时关闭微波波源和计数采集卡，激光持续开启，将NV色心极化到自旋0态，此时，在第三TTL电平序列触发信号触发下再开启计数采集卡，在第二探测时间内对参考荧光强度进行测量，上述测量过程需要循环N次(N取决于噪声水平，单次采样时间等因素，一般为数十次)，完成单点磁场的测量。完成单点信号的测量后，模拟输出卡x轴控制端口在其对应的第四TTL电平序列触发信号触发下，输出一个电压信号作用于压电平台，从而使纳米位移台在x轴方向产生固定步长的位移，即扫描探针相对于纳米位移台会在x轴方向上产生固定步长的位移，到达下一个待测点，重复信号探测过程M次(M为正整数)。完成在x方向上一行的探测后，模拟输出卡y轴控制端口在其对应的第五TTL电平序列触发信号触发下，输出一个电压信号于压电平台，从而使纳米位移台在y轴方向上产生固定步长的位移，到达下一个待测行，在该行上的每一点进行固定频率下的磁场探测，重复测量M行，最终完成对空间磁场分布的探测。当对空间磁场分布进行探测时，对纳米位移台的高度调节有两种方式，一种是利用Z轴控制端口，将纳米位移台固定在固定的高度上，另一种是利用锁相放大模块，对纳米位移台的高度进行实时调整，从而使扫描探针和纳米位移台上的待测样品表面保持固定的距离，这两种高度调节方式可通过双向单掷开关进行切换。
实施例2
以下结合图2和图4来说明利用NV-AFM连用平台进行连续波谱扫描时该控制系统配置的TTL序列，并结合具体实验过程进行说明。在空间磁场扫描成像中，连续波谱扫描指的是对于每个待测点，选取一定数量的不同微波频率值，分别利用计数模块探测出不同频率下对应的荧光强度，拟合出荧光强度随微波频率变化的连续曲线，进而得到该探测点处的磁场大小。
如图2所示，本实施例的控制系统的结构与实施例1相同，包括任意序列发生模块、微波波源、激光源、微波开关、声光调制器、计数模块、模拟输出卡、锁相放大模块和双向单掷开关。
任意序列发生模块输出的TTL电平序列如图4所示，激光源发出激光，声光调制器在其对应的TTL电平序列上升沿处开启，并一直处于工作状态，在其对应的TTL电平序列下降沿处关闭，微波开关同理。计数采集卡、模拟输出卡x轴控制端口、模拟输出卡y轴控制端口采用的是触发模式，即计数采集卡接收到其对应的TTL电平序列触发信号后会处于打开状态，直至下一个其对应的TTL电平序列触发信号到来停止采样，而模拟输出卡x轴控制端口、模拟输出卡y轴控制端口在接收到其对应的TTL电平序列触发信号瞬间会产生一个高电压输出，作用于纳米位移台，实现纳米位移台固定步长的水平移动过程。
实验具体过程如下，激光源和微波波源处于开启状态，激光源发出激光波长为532nm，声光调制器在其对应的第一TTL电平序列触发信号触发下处于开启状态，微波开关及计数采集控制模块的计数采集卡分别在各自对应的第二TTL电平序列和第三TTL电平序列触发信号触发下同时开启，在第一探测时间内对荧光强度进行探测，探测完成后关闭同时关闭微波开关和计数采集卡，激光持续开启，将NV色心极化到自旋0态，此时再开启计数采集端口，对参考荧光强度进行探测，上述信号探测过程需要循环N次(N取决于噪声水平，单次采样时间等，一般为数十次)完成单点磁场的测量。对某一频率值的荧光强度探测完成后，微波发生装置在其对应的第六TTL电平序列触发信号触发下实现频率值的切换，切换完成后，在新的频率值下再次对荧光强度和参考荧光强度进行探测，完成后再次切换微波频率，重复L次，重复信号探测过程，最终完成单点不同频率值对应信号的探测。在完成了单个待测点信号探测后，压模拟输出卡x轴控制端口在其对应的第五TTL电平序列触发信号触发下，输出一个电压信号于压电平台x轴，从而使纳米位移台在x轴方向产生固定步长的位移，即扫描探针相对于纳米位移台会在x轴方向上产生固定步长的位移，到达下一个待测点，重复信号探测及频率切换过程M次。完成在x方向上一行的探测后，模拟输出卡y轴控制端口在其对应的第六TTL电平序列触发信号触发下，输出一个电压信号于压电平台y轴，扫描探针相对于纳米位移台会在y轴方向上产生固定步长的位移，到达下一个待测行，在该行上的每一点进行不同频率下的信号探测，重复测量M行，最终完成空间磁场成像过程。当对空间磁场分布进行探测时，对纳米位移台的高度调节有两种方式，一种是利用Z轴控制端口，将纳米位移台固定在固定的高度上，另一种是利用锁相放大模块，对纳米位移台的高度进行实时调整，从而使扫描探针和纳米位移台上的待测样品表面保持固定的距离，这两种高度调节方式可通过双向单掷开关进行切换。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种扫描成像系统的控制系统，用于基于氮空位色心及原子力显微镜连用平台，包括：
微波波源，用于发出微波；
微波开关，用于控制所述微波波源发出的微波是否作用到所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；
激光源，用于发出激光；
声光调制器，用于控制所述激光源发出的激光是否作用到所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；
计数模块，包括计数采集卡，用于探测所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心产生的荧光强度；
模拟输出卡，包括：
X轴控制端口和Y轴控制端口，用于控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中用于扫描成像的纳米位移台的水平位移，以及
Z轴控制端口，用于控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度；以及
任意序列发生模块，具有多个TTL电平输出端口，不同TTL电平输出端口分别独立地配置TTL电平序列，所述TTL电平序列由所述多个TTL电平输出端口分别输出到所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡，进而分别对所述微波波源、所述微波开关、所述声光调制器、所述计数采集卡和所述模拟输出卡进行控制。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制系统还包括锁相放大模块，用于实时调整所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台中纳米位移台的高度。
3.如权利要求2所述的控制系统，其中，所述控制系统还包括双向单掷开关，用于在所述模拟输出卡的Z轴控制端口和所述锁相放大器之间切换，以使所述Z轴控制端口和所述锁相放大器的其中之一能够对所述纳米位移台的高度进行调整。
4.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述激光源发出的激光通过激发光路作用到所述氮空位色心，所述声光调制器用于控制所述激发光路的通断。
5.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述激光源是发出532nm激光的装置。
6.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述微波波源用于产生不同频率的微波，以对所述氮空位色心的量子态进行调控。
7.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述任意序列发生模块分别和所述模拟输出卡的X轴控制端口和Y轴控制端口相连。
8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的控制系统进行扫描成像的控制方法，包括：
在开启激光源以发出激光的情况下，利用任意序列发生模块发出和声光调制器对应的第一TTL电平序列，触发所述声光调制器来控制所述激光持续作用到氮空位色心及原子力显微镜连用平台的氮空位色心上；
在开启微波波源以发出微波的情况下，利用任意序列发生模块发出和微波开关对应的第二TTL电平序列，触发所述微波开关来控制所述微波在由所述第二TTL电平序列定义的第一探测时间内作用到所述氮空位色心上；
利用任意序列发生模块发出和计数采集卡对应的第三TTL电平序列，触发所述计数采集卡在所述第一探测时间内来测量所述氮空位色心在所述微波和所述激光作用下产生的荧光强度；
在所述第一探测时间内荧光强度的测量完成后，利用所述第三TTL电平序列触发所述计数采集卡在所述第三TTL电平序列定义的第二探测时间内，来测量所述氮空位色心仅在所述激光作用下产生的参考荧光强度；
对所述荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次，以完成单点信号的测量，其中N为正整数；
利用任意序列发生模块发出和模拟输出卡的X轴控制端口对应的第四TTL电平序列，以及和模拟输出卡的Y轴控制端口对应的第五TTL电平序列，触发所述模拟输出卡来控制所述氮空位色心及原子力显微镜连用平台的纳米位移台在水平方向移动，其中针对所述水平方向移动的每一位点重复所述单点信号测量的操作。
9.如权利要求8所述的控制方法，其中，在对所述荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次之后，还包括利用任意序列发生模块发出和微波波源对应的第六TTL电平序列，触发所述微波波源切换微波频率，在切换后的微波频率下重复所述对所述荧光强度和参考荧光强度的测量进行循环N次的操作，以完成单点信号的测量。
10.如权利要求8所述的控制方法，其中，所述控制方法还包括：
利用所述控制系统的锁相放大模块，实时调节所述纳米位移台的高度。
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