CN114441486A - Nv色心检测方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NV色心检测方法、装置。其中，检测方法包括：对测量件进行激光共聚焦扫描以得到测量件的荧光成像图；根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于第k个NV色心，并为测量件提供矢量磁场和微波场；获取测量件在矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号调节矢量磁场，以得到目标磁场；基于激光和目标磁场对第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至将激光聚焦于测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。该检测方法，可以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
Description
技术领域
本发明涉及量子技术领域，尤其涉及一种NV色心检测方法、装置。
背景技术
ODMR(Optical Detected Magnetic Resonance，光探测磁共振)技术，是指利用金刚石氮-空位缺陷(简称NV色心)开发出来的一种量子科学技术。基于OMDR技术，开发出了一套专用的科学仪器，称为ODMR谱仪。ODMR谱仪被广泛应用于量子精密测量、量子计算等领域，带动了物理学、材料科学、生物学等应用领域的发展。ODMR谱仪可以对金刚石中的NV(Nitrogen-Vacancy center，氮空位中心)色心进行测量，然而金刚石样品中往往会有很多色心，因此如何实现多色心的有效测样很有意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种NV色心检测方法，以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
本发明的第二个目的在于提出一种NV色心检测装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种NV色心检测方法，所述NV色心检测方法包括以下步骤：对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到所述测量件的荧光成像图；根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于所述第k个NV色心，并为所述测量件提供矢量磁场和微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至所述将激光聚焦于所述测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。
本发明实施例的NV色心检测方法，通过对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到测量件的荧光成像图，进而根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和位置，并为每个色心进行标号；将激光聚焦在第k个NV色心，并为测量件提供矢量磁场和微波场，进而获取测量件在上述矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号调节矢量磁场以得到目标磁场，进而基于激光和目标磁场对第k个NV色心进行脉冲试验；若k<K，则令k＝k+1，返回将激光聚焦于测量件的第k个NV色心的步骤，若k＝K，则结束检测。由此，可以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
另外，本发明上述的NV色心检测方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述对测量件进行激光共聚焦扫描，包括：将所述测量件在z轴方向上以预设步长zstep进行层划分；利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描。
根据本发明的一个实施例，所述利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描，包括：将激光聚焦于z轴方向上的第i层，包括：将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号；令yimin＝yimin+ystep，并返回所述将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号的步骤，重复该步骤，直至yimin＝yimax；令i＝i+1，并返回所述将激光聚焦于z轴方向上的第i层的步骤，其中，i为正整数。
根据本发明的一个实施例，所述NV色心检测方法还包括：所述荧光成像图为三维图像，所述三维图像中的每个点用灰度或颜色表示，其中，所述灰度的灰度值或所述颜色的颜色值根据荧光信息确定。
根据本发明的一个实施例，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，包括：改变所述微波场的微波频率，得到多个第一测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第一测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第一测试微波场的微波频率及其对应的荧光信号确定所述第k个NV色心的共振频率。
根据本发明的一个实施例，所述NV色心检测方法还包括：记所述共振频率对应的第一测试微波场为目标微波场，其中，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，还包括：改变所述目标微波场的微波脉冲长度，得到多个第二测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第二测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第二测试微波场的微波脉冲长度及其对应的荧光信号，得到荧光信号随微波脉冲长度的变换曲线。
根据本发明的一个实施例，所述NV色心检测方法还包括：每隔预设时间获取所述测量件的每个NV色心的荧光信息，其中，所述荧光信息包括荧光强度；将所述荧光强度与预设强度阈值进行比较；如果存在小于所述预设强度阈值的荧光强度，则暂停当前实验，并对NV色心进行校准；待完成校准后，继续暂停的实验。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种NV色心检测装置，所述NV色心检测装置包括：探头模块，所述探头模块包括位移台，所述位移台用于放置测量件；磁场模块，所述磁场模块用于为所述测量件提供矢量磁场；光路模块，所述光路模块包括激发子光路和收集子光路，所述激发子光路用于出射照射所述测量件的调控激光，所述收集子光路用于获取所述测量件出射的荧光信号；微波模块，所述微波模块用于为所述测量件提供微波场；主控模块，所述主控模块与所述位移台、所述磁场模块、所述激发子光路、所述收集子光路、所述微波模块分别连接，所述主控模块用于：对所述位移台和所述激发子光路进行控制，以对所述测量件进行激光共聚焦扫描，并根据所述收集子光路获取的荧光信号得到所述测量件的荧光成像图；根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置对所述位移台和所述激发子光路进行控制，以将激光聚焦于所述第k个NV色心，并通过所述磁场模块为所述测量件提供矢量磁场，以及通过所述微波模块为所述测量件提供微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；通过所述收集子光路获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号通过所述磁场模块调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；基于所述激光和所述目标磁场，通过所述微波模块和所述收集子光路对所述第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至将激光聚焦于所述测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。
本发明实施例的NV色心检测装置，通过主控模块对位移台和激发子光路进行控制，以对测量件进行激光共聚焦扫描，并根据收集子光路获取的荧光信号得到测量件的荧光成像图；根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置对位移台和激发子光路进行控制，以将激光聚焦于第k个NV色心，并通过磁场模块为测量件提供矢量磁场，以及通过微波模块为测量件提供微波场，其中，微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；通过收集子光路获取测量件在矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号通过磁场模块调节矢量磁场，以得到目标磁场，其中，目标磁场的磁场强度为预设强度；基于激光和目标磁场，通过微波模块和收集子光路对第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至将激光聚焦于测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。由此，可以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
另外，本发明上述的NV色心检测装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述测量件为具有NV色心的金刚石块。
根据本发明的一个实施例，所述激光子光路包括：激光器，所述激光器出射激光的波长为532nm；光学单元，所述光学单元用于对所述激光器出射的激光进行准直以及聚焦处理，形成所述调控激光出射，照射到所述测量件的预设位置。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的NV色心检测方法的流程图；
图2是本发明一个实施例的对测量件进行激光共聚焦扫描的流程图；
图3是本发明一个实施例的栅格式扫描的流程图；
图4是本发明另一个实施例的NV色心检测方法的流程图；
图5是本发明实施例的NV色心检测装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的NV色心检测方法、装置。
图1是本发明一个实施例的NV色心检测方法的流程图。
如图1所示，NV色心检测方法包括以下步骤：
S11，开始检测。
S12，对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到测量件的荧光成像图。
其中，上述测量件可以是金刚石，对应测量件可设置有辐射结构。由于测量件与辐射结构的折射率差较大，因此在将激光聚焦在测量件与辐射结构的边界上时，反射回来的光强度会比测量件内部和辐射结构内部都要大，从而可以直观地判断测量件的位置。
作为一个示例，如图2所示，对测量件进行激光共聚焦扫描的流程可如下：
S121，将测量件在z轴方向上以预设步长进行层划分。
具体地，将测量件在z轴方向上以预设步长zstep进行层划分，进而从第i层开始扫描，i为大于0的整数，其初始值为0。
S122，利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描。
需要说明的是，在对测量件进行栅格式扫描时，扫描的分辨率、坐标、范围都是可调的。
作为一个示例，如图3所示，利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描的流程可如下：
S1221，开始扫描。
S1222，将激光聚焦于z轴方向上的第i层。
具体地，将激光聚焦于z轴方向上的第i层，从而使激光正好聚焦在测量件的表面。
可选地，可以通过两组位移台盛放测量件并调节测量件的位置，从而使得激光可以正好聚焦在测量件的表面。上述两组位移台包括用于粗调节的微米位移台和用于细调节的纳米位移台，其中，微米位移台可为人工调节的位移台，纳米位移台通过相应的控制器进行调节，纳米位移台的最小精度可以达到0.1nm量级，可以精确校准色心的位置。
S1223，将激光聚焦于zi层的yimin位置。
S1224，将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号。
其中，(ximin，yimin)为第i层的初始聚焦位置。
需要说明的是，由于色心在激光的照射下会发出荧光，而测量件的其他部分在激光的照射下不会发光。因此，记录荧光信号与荧光产生的位置，便可根据荧光信号的大小信息以及与其对应的位置信息直观判断出色心的位置。
S1225，判断yimin与yimax是否相等。
S1226，若yimin与yimax不相等，则yimin＝yimin+ystep。
其中，(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimax，zi)的范围完全覆盖测样件在第i层的投影面积。
S1227，若yimin与yimax相等，则判断i是否达到最大值。
可选地，可以在检测到测量件不再发出荧光信号时判断i已经达到最大值；也可以根据测样件在z轴方向上的长度zl和上述的预设步长zstep确定i的最大值，如i的最大值为zl/zstep取整，或取整后加1，当i达到最大值时完成对测量件的扫描。
S1228，若i未达到最大值，则i＝i+1。
S1229，若i达到最大值，则扫描结束。
进一步地，在扫描结束后，将扫描得到的结果聚合得到荧光成像图。其中，荧光成像图为三维图像，三维图像中的每个点用灰度或颜色表示，灰度的灰度值或颜色的颜色值根据荧光信息确定。
可选地，可以在完成对测量件的扫描后，将扫描得到的结果聚合得到荧光成像图；也可以在步骤S1227中生成与当前i对应的荧光成像图，在完成对测量件的扫描后，将所有已生成的荧光成像图聚合为一个最终的荧光成像图。
需要说明的是，在实际扫描的过程中，测量件的表面往往会有一些杂质，而这些杂质在激光的照射下可能会产生红光频段的荧光。因此，在将扫描的结果聚合为荧光合成图之前，还需要运行色心识别算法，将杂质反射激光产生的荧光信号剔除。
S13，根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号。
具体地，在将扫描得到的结果聚合为荧光成像图之后，根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号。
S14，根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于第k个NV色心，并为测量件提供矢量磁场和微波场。
其中，上述微波场的微波频率可以为预设频率。k为大于0的整数，k的初始值可为1。
在该实施例中，微波场用于操控NV色心的自旋。微波场的提供方法可为：通过软件控制微波源输出微波的频率以及功率，并通过微波开关可以调制形成微波脉冲，通过功率放大器放大之后，进入辐射结构，辐射到测量件上。
进一步地，由于NV色心的轴向可能有多个方向，从而导致NV色心的轴向无法确认。例如，如果测量件是金刚石的话，由于金刚石晶体格为正四面体型，即NV色心的轴向可能有四个方向。在NV色心的轴向无法确认的情况下，每一个NV色心都需要进行磁场调节。
S15，获取测量件在矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号调节矢量磁场，以得到目标磁场。
具体地，调节矢量磁场直至矢量磁场的磁场强度达到预设强度，在矢量磁场的磁场强度达到预设强度的情况下，NV色心的能级会产生劈裂。基于此，在各矢量磁场下，获取测量件在当前矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号绘制连续波谱，调节矢量磁场直至上述连续波谱成为双峰谱，此时的矢量磁场即是需要的目标磁场。上述连续波谱可以通过高斯型函数或洛伦兹型函数拟合得到。
作为一个示例，可以通过盛放在支架上的磁铁如永磁体提供矢量磁场。其中，支架可固定在三维位移台上，从而可以通过控制三维位移台的三轴位移，控制永磁体和测量件相对移动，从而达到调节磁场的目的。可以在完成对NV色心的编号后，通过主机内置的自动调节算法自动进行上述磁场调节步骤，也可以在用户下达指令后进行上述磁场调节步骤。
S16，基于激光和目标磁场对第k个NV色心进行脉冲实验。
具体地，由于NV色心在共振频率的微波作用下，会产生电子能级反转的现象，具体表现为在激光照射下色心发出的荧光亮度会下降。即，理论上荧光强度的极小值对应的微波的频率就是NV色心的共振频率。基于此，可进行CW试验，具体为：可以通过改变微波场的微波频率，得到多个第一测试微波场，获取测量件在目标磁场、激光、各第一测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第一测试微波场的微波频率及其对应的荧光信号确定第k个NV色心的共振频率。
进一步地，由于NV色心在共振的微波的作用下，电子会在两个能级之间往复运动，使NV色心的能级布居度会呈现一种循环。即，微波脉冲作用的时间长度不同会导致不同的能级布居度，进而表现出不同的荧光信号。基于此，可进行拉比实验，具体为：记共振频率对应的第一测试微波场为目标微波场，进而通过改变目标微波场的微波脉冲长度，得到多个第二测试微波场，获取测量件在目标磁场、激光、各第二测试微波场的作用下出射的荧光信号；从而根据各第二测试微波场的微波脉冲长度及其对应的荧光信号，得到荧光信号随微波脉冲长度的变换曲线。
其中，微波脉冲长度可以为π/2、π、2π的脉冲长度。
S17，判断k是否小于K。
S18，若k不小于K，则结束检测。
S19，若k小于K，则令k＝k+1。
需要说明的是，由于使用上述检测方法进行实验往往需要花费较长的时间，而一天内的环境温度变化或者是轻微的振动，都有可能导致色心飘移。因此在使用上述检测方法进行实验的同时，还需要进行自动漂移校准。
作为一个示例，如图4所示，上述自动漂移校准的流程可如下：
S21，每隔预设时间获取测量件的每个NV色心的荧光信息。
其中，上述荧光信息包括荧光强度；预设时间可根据需要进行设定，例如，可根据NV色心的数量设定，数量越多，预设时间越长。
S22，将荧光强度与预设强度阈值进行比较。
S23，如果存在小于预设强度阈值的荧光强度，则暂停当前实验，并对NV色心进行校准。
S24，待完成校准后，继续暂停的实验。
需要说明的是，对全部NV色心进行检测往往需要多次实验。因此，在本发明实施例中，可以将使用上述NV色心检测方法进行实验得到的实验结果用软件记录下来，进而在下一次实验时依然可以使用上一次实验得到的实验结果。例如，若在本次实验中，测得微波脉冲长度为π时，连续波谱的双峰性最好，则下次实验中调节矢量磁场时便可直接使用脉冲长度为π的微波场。
综上，本发明实施例的NV色心检测方法，可以实现自动化地完成对多色心的测试，并可记录测试结果，从而便于重复试验或是进一步做实验，节省时间。
图5是本发明实施例的NV色心检测装置的结构框图。
如图5所示，该NV色心检测装置300包括探头模块400、磁场模块500、光路模块600、微波模块700、主控模块800。
具体地，探头模块400，探头模块400包括位移台401，位移台401用于放置测量件；磁场模块500，磁场模块500用于为测量件提供矢量磁场；光路模块600，光路模块600包括激发子光路601和收集子光路602，激发子光路601用于出射照射测量件的调控激光，收集子光路602用于获取测量件出射的荧光信号；微波模块700，微波模块700用于为测量件提供微波场；主控模块800，主控模块800与位移台401、磁场模块500、激发子光路601、收集子光路602、微波模块700分别连接，主控模块800用于：对位移台401和激发子光路601进行控制，以对测量件进行激光共聚焦扫描，并根据收集子光路602获取的荧光信号得到测量件的荧光成像图；根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置对位移台401和激发子光路601进行控制，以将激光聚焦于第k个NV色心，并通过磁场模块500为测量件提供矢量磁场，以及通过微波模块700为测量件提供微波场，其中，微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；通过收集子光路602获取测量件在矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号通过磁场模块500调节矢量磁场，以得到目标磁场，其中，目标磁场的磁场强度为预设强度；基于激光和目标磁场，通过微波模块700和收集子光路602对第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至将激光聚焦于测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。
该NV色心检测装置，可以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
作为一个示例，主控模块800可包括电脑主机、ASG(Automatic SequenceGenerator，任意序列发生器)、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)集线器等。位移台401、磁场模块500、激发子光路601、收集子光路602、微波模块700均可通过USB集线器连接到电脑主机上，软件在电脑主机上运行，通过软件给ASG下发指令，ASG产生TTL(Transistor Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)信号控制协调各个模块的时序。
在本发明一个实施例中，测量件为具有NV色心的金刚石块。
在本发明一个实施例中，激发子光路601包括：激光器，激光器出射激光的波长为532nm；光学单元，光学单元用于对激光器出射的激光进行准直以及聚焦处理，形成调控激光出射，照射到测量件的预设位置。
在本发明一个实施例中，主控模块800还可用于：将测量件在z轴方向上以预设步长zstep进行层划分；利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描。
在本发明一个实施例中，主控模块800还可用于：将激光聚焦于z轴方向上的第i层，包括：将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号；令yimin＝yimin+ystep，并返回将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号的步骤，重复该步骤，直至yimin＝yimax；令i＝i+1，并返回将激光聚焦于z轴方向上的第i层的步骤，其中，i为正整数。
在本发明一个实施例中，主控模块800还可用于：改变微波场的微波频率，得到多个第一测试微波场，获取测量件在目标磁场、激光、各第一测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第一测试微波场的微波频率及其对应的荧光信号确定第k个NV色心的共振频率。
在本发明一个实施例中，主控模块800还可用于：改变目标微波场的微波脉冲长度，得到多个第二测试微波场，获取测量件在目标磁场、激光、各第二测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第二测试微波场的微波脉冲长度及其对应的荧光信号，得到荧光信号随微波脉冲长度的变换曲线。
在本发明一个实施例中，主控模块800还可用于：每隔预设时间获取测量件的每个NV色心的荧光信息，其中，荧光信息包括荧光强度；将荧光强度与预设强度阈值进行比较；如果存在小于预设强度阈值的荧光强度，则暂停当前实验，并对NV色心进行校准；待完成校准后，继续暂停的实验。
需要说明的是，本发明实施例的NV色心检测装置的其他具体实施方式，可以参见上述实施例的NV色心检测方法。
综上，本发明实施例的NV色心检测装置，可以实现自动化地完成对多色心的测试。并记录测试结果，从而便于重复试验或是进一步做实验。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种NV色心检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到所述测量件的荧光成像图；
根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；
根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于所述第k个NV色心，并为所述测量件提供矢量磁场和微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；
获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；
基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验；
判断k是否小于K；
若是，则令k＝k+1,并返回至所述将激光聚焦于所述测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。
2.如权利要求1所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述对测量件进行激光共聚焦扫描，包括：
将所述测量件在z轴方向上以预设步长zstep进行层划分；
利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描。
3.如权利要求2所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描，包括：
将激光聚焦于z轴方向上的第i层，包括：
将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号；
令yimin＝yimin+ystep，并返回所述将激光分别聚焦于位置(ximin，yimin，zi)～(ximax，yimin，zi)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号的步骤，重复该步骤，直至yimin＝yimax；令i＝i+1，并返回所述将激光聚焦于z轴方向上的第i层的步骤，其中，i为正整数。
4.如权利要求3所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述荧光成像图为三维图像，所述三维图像中的每个点用灰度或颜色表示，其中，所述灰度的灰度值或所述颜色的颜色值根据荧光信息确定。
5.如权利要求1所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，包括：
改变所述微波场的微波频率，得到多个第一测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第一测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第一测试微波场的微波频率及其对应的荧光信号确定所述第k个NV色心的共振频率。
6.如权利要求5所述的NV色心检测方法，其特征在于，记所述共振频率对应的第一测试微波场为目标微波场，其中，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，还包括：
改变所述目标微波场的微波脉冲长度，得到多个第二测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第二测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第二测试微波场的微波脉冲长度及其对应的荧光信号，得到荧光信号随微波脉冲长度的变换曲线。
7.如权利要求1-6中任一项所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
每隔预设时间获取所述测量件的每个NV色心的荧光信息，其中，所述荧光信息包括荧光强度；
将所述荧光强度与预设强度阈值进行比较；
如果存在小于所述预设强度阈值的荧光强度，则暂停当前实验，并对NV色心进行校准；
待完成校准后，继续暂停的实验。
8.一种NV色心检测装置，其特征在于，包括：
探头模块，所述探头模块包括位移台，所述位移台用于放置测量件；
磁场模块，所述磁场模块用于为所述测量件提供矢量磁场；
光路模块，所述光路模块包括激发子光路和收集子光路，所述激发子光路用于出射照射所述测量件的调控激光，所述收集子光路用于获取所述测量件出射的荧光信号；
微波模块，所述微波模块用于为所述测量件提供微波场；
主控模块，所述主控模块与所述位移台、所述磁场模块、所述激发子光路、所述收集子光路、所述微波模块分别连接，所述主控模块用于：
对所述位移台和所述激发子光路进行控制，以对所述测量件进行激光共聚焦扫描，并根据所述收集子光路获取的荧光信号得到所述测量件的荧光成像图；
根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；
根据第k个NV色心的位置对所述位移台和所述激发子光路进行控制，以将激光聚焦于所述第k个NV色心，并通过所述磁场模块为所述测量件提供矢量磁场，以及通过所述微波模块为所述测量件提供微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；
通过所述收集子光路获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号通过所述磁场模块调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；
基于所述激光和所述目标磁场，通过所述微波模块和所述收集子光路对所述第k个NV色心进行脉冲实验；
判断k是否小于K；
若是，则令k＝k+1,并返回至将激光聚焦于所述测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。
9.如权利要求8所述的NV色心检测装置，其特征在于，所述测量件为具有NV色心的金刚石块。
10.如权利要求8所述的NV色心检测装置，其特征在于，所述激光子光路包括：
激光器，所述激光器出射激光的波长为532nm；
光学单元，所述光学单元用于对所述激光器出射的激光进行准直以及聚焦处理，形成所述调控激光出射，照射到所述测量件的预设位置。
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