CN114594075B - 基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统 - Google Patents

基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，包括：光学共聚焦模块，所述光学共聚焦模块用于产生预设波长的激光，并照射到探针上，探针中集成有氮‑空位中心，并收集过滤从上述探针中NV色心因能级跃迁发出的荧光；温控模块，所述温控模块用于维持系统的温度环境；微波模块，用于产生微波，并准确辐射至样品，同时减少微波辐射至微波放大器上，以减少对微波放大器带来的损伤；以及扫描探头模块，所述扫描探头模块用实现探针与物镜的对准，以及实现对样品的隔栅式扫描成像。该系统实现了室温大气、多模式、微观磁学特性定量、无损成像，并且极大地满足了拓扑磁结构、超导磁成像、生命科学原位成像等多重要领域的实验要求。

Description

基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统
技术领域
本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统。
背景技术
微纳米尺度磁学性质的研究在物理科学，材料科学，生命科学等重要领域有着广阔的应用前景，微纳米磁学表征的重要手段主要有透射电子显微镜(TEM)、磁力显微镜、扫描霍尔显微镜等方法。
然而，相关技术中的磁检测手段往往存在以下问题：
(1)难以实现无损检测。具体地，利用TEM研究磁性材料的主要困难是样品通常浸没在物镜的高磁场中(一般为0.6-1.2T)，这足以完全消除或严重扭曲大多数感兴趣的磁畴结构。磁力显微镜中，工作状态下针尖与样品间距一般维持在数十纳米，此时较强的磁相互作用会对样品造成一定的损伤；
(2)环境要求严苛。具体地，现有磁成像技术对样品的成像环境有着严苛的要求，如透射电子显微镜中电子束需要在真空环境中加速从而保持准直性，所以基本都是在低温高真空的环境下工作，这难以检测生物材料或其它特殊材料的真实特性；
(3)样品制备复杂。具体地，样品制备的难易直接影响着用户体验。使用透射电子显微镜进行磁学成像时，对样品的制备有着严苛的要求，薄膜样品的厚度必须控制在百纳米以内，对于高原子数的材料，对厚度的限制更加严格。薄膜样品的厚度必须控制在百纳米以内，对于高原子数的材料，对厚度的限制更加严格。对于大体积的材料，样品厚度必须要经过特殊的技术进行削薄，同时加工后样品的磁微结构必须与原材料保持一致。加工后的样品如何从基底上移除也需要复杂的流程；
(4)难以实现定量磁学信息检测。具体地，定量无损的磁学检测是样品表征的终极目标。在磁力显微镜中，由于真尖和样品的距离很小(<10nm)，此时针尖—样品间除了磁力外，还有范德华力和静电力的作用，很难将磁力解耦出来实现定量磁学信息表征。
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，本发明的目的在于提出一种基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，实现了室温大气、多模式、微观磁学特性定量、无损成像，并且极大地满足了拓扑磁结构、超导磁成像、生命科学原位成像等多重要领域的实验要求。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，包括：光学共聚焦模块，所述光学共聚焦模块用于产生预设波长的激光，照射到探针中的NV色心上，并收集、过滤从上述NV色心发出的红色荧光；温控模块，所述温控模块用于维持系统的温度环境；微波模块，用于产生微波，并准确辐射至样品，同时减少微波辐射至微波放大器上，以减少对微波放大器带来的损伤；
扫描探头模块，所述扫描探头模块用于实现探针与物镜的对准，以及实现对样品的隔栅式扫描成像。
另外，根据本发明上述实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统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，所述光学共聚焦模块，包括：激发光路，用于激光驱动板通过输出电压信号激发光纤激光二极管发出预设波长的激光，并经单模光纤将所述激光导至共聚焦光路，并经双色镜反射至高数值孔径物镜；收集光路，将探针中单电子自旋发出的红色荧光由物镜收集，经共聚焦光路，并由滤光片过滤掉其他波长的杂散光，将红色荧光传导至单光子计数器中。
根据本发明的一个实施例，所述微波模块包括：波源，所述波源通过微波发射机发出预设功率和频率的微波；微波开关，所述微波开关用于控制所述微波的开通与关断；功率放大器，用于放大微波功率；辐射结构，用于传导微波场。
根据本发明的一个实施例，所述温控模块，包括：外温控系统和内温控系统。
根据本发明的一个实施例，所述扫描探头模块，包括：物镜系统，用于将双色镜反射来的预设波长的激发光进行聚焦，使得NV色心初始化，并收集由所述NV色心发出的红色荧光；探针系统，所述探针系统包括探针、金刚石针尖、探针固定架、倾角位移台和微米位移台，所述金刚石针尖固定于所述探针的自由端，所述探针被安装到所述探针固定架上，通过探针基座与所述倾角位移台相连后，固定于所述微米位移台；被测样品，所述被测样品通过样品基座固定于纳米位移台，所述纳米位移台固定于用于样品倾角调节的倾角位移台上，最后固定于用于样品位置粗调的一套三维微米位移台。
根据本发明的一个实施例，所述探针为量子探针。
根据本发明的一个实施例，所述探针固定架为AFM固定架。
根据本发明的一个实施例，所述微米位移台为三维微米位移台
根据本发明的一个实施例，所述金刚石针尖内部包含单个NV色心。
根据本发明的一个实施例，还包括：电源模块，用于为所述系统供电。
根据本发明实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，通过将AFM与微观磁共振技术完美结合，将量子传感器集成于原子力显微镜探针中，可以将量子传感器与被测样品间的距离精确地控制在纳米级范围内，实现超高分辨率和高灵敏度、无损磁学性质扫描成像，不仅实现室温大气、多模式成像，并且极大地满足了拓扑磁结构、超导磁成像、生命科学原位成像等多重要领域的实验要求。
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是根据本发明实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统的方框示意图；
图2是根据本发明一个实施例的激发光路原理示意图；
图3是根据本发明一个实施例的共聚焦光学模块的方框示意图；
图4是根据本发明一个实施例的微波模块的方框示意图；
图5是根据本发明一个实施例的温控模块的方框示意图；
图6是根据本发明一个实施例的量子钻石探针制备工艺的流程图；
图7是根据本发明一个实施例的探头模块的方框示意图；
图8是根据本发明一个实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统的方框示意图；
图9是根据本发明一个实施例的栅格式扫描成像示意图；
图10是根据本发明一个实施例的PID控制温控系统原理示意图。
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。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统。
图1是本发明实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统的方框示意图。如图1所示，该基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统包括：光学共聚焦模块100、温控模块200、微波模块300和扫描探头模块400。
其中，光学共聚焦模块100用于产生预设波长的激光，并照射到探针上，探针中集成有氮-空位中心(NV色心，一种单自旋量子传感器)，并收集过滤从上述探针发出的红色荧光。其中，光学共聚焦模块100是整个设备的光路系统，用于产生特定的532nm的激光，照射到探针上以及收集过滤从探针发出的红色荧光(过滤532nm的激光及其他杂散光，保留红色荧光)，最后单光子探测器探测红色荧光，进而可以从中读取数据。
温控模块200温控模块用于维持系统的温度环境。
微波模块300用于产生微波，并沿着波导准确辐射至样品，同时减少微波辐射至微波放大器上，以减少对微波放大器带来的损伤。也就是说，微波模块用于将产生的微波准确地辐射在样品上，微波模块中的特定设计的辐射结构和特定设计的任意序列发生装置组合可减少微波辐射至微波放大器上，减少损伤。
扫描探头模块400扫描探头模块用于实现探针与物镜的对准，以及实现对样品的隔栅式扫描成像。
可以理解的是，本发明实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统可以包括光学共聚焦模块100、温控模块200和扫描探头模块400四部分。其中，微波范围可以为0-4GHz，时序控制精度高达50ps，磁探测灵敏度达成像空间分辨率超过50nm，温控精度高于2mk/h，扫描定位精度达亚纳米级，可实现室温大气、多模式成像。
根据本发明的一个实施例，光学共聚焦模块100包括：激发光路，用于激光驱动板通过输出电压信号激发光纤激光二极管发出预设波长的激光，并经单模光纤将激光导至共聚焦光路，并经双色镜反射至高数值孔径物镜；收集光路，将探针中单电子自旋发出的红色荧光由物镜收集，经共聚焦光路，并由滤光片过滤掉其他波长的杂散光，将红色荧光传导至单光子计数器中。其中，激发光路的原理图如图2所示。
具体而言，光学共聚焦模块100可以由激发光路和收集光路构成。在激发光路中，如图3所示，激光驱动板通过输出电压信号激发光纤激光二极管发出532nm的激光，经单模光纤将激光导至共聚焦光路，整个激发光路做成一个集成化系统，利用单模光纤而非自由光的方式连接，可以更加便捷稳定；收集光路中，532nm激光经光纤耦合器射出，经扩束器扩束后，成为高质量、小扩散角的高斯光束。高斯光束经双色镜反射至高数值孔径物镜。NV色心(金刚石针尖，内含有NV色心)发出的红色荧光被物镜收集后，透过由一组650nm长波长通和775nm短波长通组合成的双色镜，滤掉532nm的激发光和其他杂散光，最后到达单光子探测器。整个前端光路做成一个集成化系统，利用光纤方式连接增加稳定性，收集光路整合到笼式系统中，使其抗震动、温漂的能力大大增强。
由此，通过光学共聚焦模块大大节省了空间。前端光路用于将激发光传递至量子探针，后端光路收集量子传感器发出的红色荧光，前后端共用一段光路，对系统的小型化至关重要。
根据本发明的一个实施例，微波模块300包括：波源，波源通过微波发射机发出预设功率和预设频率的微波；微波开关，所述微波开关用于控制所述微波的开通与关断；功率放大器，用于放大微波功率；辐射结构，用于传导微波场。
具体而言，微波模块300由波源，微波开关，功率放大器，辐射结构构成，如图4所示。微波发射机用来产生电子自旋调控需要的脉冲微波，辐射结构用于提供有效的微波场。基于FPGA和“时间折叠链技术”的任意序列发生装置可以实现多通道、高精度、高稳定度的脉冲时序输出。根据理论和实验对比不同结构形态的辐射结构的性能，可以完成辐射结构的设计，使微波有效地辐射至样品减小反射对微波放大器带来的损伤，实现高速、高保真度的自旋量子操纵。
根据本发明的一个实施例，温控模块200包括：外温控系统和内温控系统。
具体而言，如图5所示，温控模块400可以分为外温控和内温控系统，仪器外部机箱使用一台具有PID控制的温控仪提供相对稳定的温度环境，温控精度达0.1k/h，用于实现扫描探头与外部温度屏蔽，仪器内部的探头模块使用更高精度的温控仪来降低结构件的温度漂移。这种嵌套式的双层温度控制系统能够更快速地实现温度稳定，易实现精确的温度控制。实验测试中，温控精度可长时间稳定在±2mk/h以内。
由此，通过高精度温度控制降低位移台温漂。通过双重PID控制温控的方案，可以进行加热和制冷，实测温度控制精度在±2mk/h以内，可以极大地降低结构件因温度变化而引起的漂移，使扫描成像的位置精度大大提高。
根据本发明的一个实施例，扫描探头模块400包括：物镜系统，用于将双色镜反射来的预设波长的激发光进行聚焦，使得NV色心初始化，并收集由NV色心发出的红色荧光；探针系统，探针系统包括探针、金刚石针尖、探针固定架、倾角位移台和微米位移台，金刚石针尖固定于探针的自由端，探针被安装到探针固定架上，通过探针基座与倾角位移台相连后，固定于微米位移台被测样品，被测样品通过样品基座固定于纳米位移台，纳米位移台固定于用于样品倾角调节的倾角位移台上，最后固定于用于样品位置粗调的一套三维微米位移台。
可选地，根据本发明的一个实施例，探针为量子探针，其中，量子探针的制备工艺可以如图6所示。需要说明的是，满足要求的，具有超长相干时间、高稳定度的量子探针制备需要经过包括超纯金刚石生长、离子注入、电子束曝光、聚焦离子束刻蚀、反应等离子体刻蚀等二十多项微纳加工工艺，以实现将具有磁灵敏度的NV色心集成于原子力显微镜的扫描探针之中。
可选地，根据本发明的一个实施例，探针固定架为AFM固定架。
可选地，根据本发明的一个实施例，微米位移台为三维微米位移台
可选地，根据本发明的一个实施例，金刚石针尖内部包含单个NV色心。
具体而言，如图7所示，扫描探头模块400主要包括物镜系统、包含NV色心的音叉式探针系统、被测样品系统、微波辐射部分等，扫描探头模块400是整个仪器最为核心的部分，将量子探针集成于原子力显微镜的探针中，可实现两者功能的完美结合，实现超高测磁灵敏度，高空间分辨率，较大范围定量、无损磁学特性扫描成像。
探针系统主要由音叉式探针、内部包含单个NV色心的金刚石针尖、探针固定架、倾角位移台和微米位移台构成。探针被安装到AFM固定架上，并通过探针基座与倾角位移台相连，最后固定于三维微米位移台。物镜系统用于将双色镜反射来的532nm的激发光进行聚焦，用于NV色心的初始化并收集由NV色心发出的红色荧光。物镜固定于一个三维纳米位移台，并由纳米位移台支撑架支撑于探针上方。被测样品通过样品基座固定于纳米位移台，纳米位移台固定于用于样品倾角调节的倾角位移台上，最后固定于用于样品位置粗调的一套三维微米位移台。纳米位移台，微米位移台和角位移台的移动分别通过各自的控制器控制，并由电源模块给位移台控制器供电。
根据本发明的一个实施例，如图8所示，还包括：电源模块，用于为系统供电。
综上，本发明实施例通过双层PID温控系统维持温度稳定来降低结构的漂移；通过精密反馈控制，保持针尖和样品之间的距离稳定在纳米量级，可实现超高分辨率、无损扫描成像；通过NV色心量子态的操控和读出，实现材料微观磁特性的高灵敏度定量表征。本发明的有益效果：本发明是一种性能优良的微纳磁特性成像系统，可实现50ps高精度时序控制，磁探测灵敏度可达磁成像空间分辨率可达50nm，定位精度达亚纳米级，温控精度可达±2mk/h，可实现室温大气、多模式定量、无损成像，这些性能极大地满足了拓扑磁结构、超导磁成像、生命科学原位成像等多重要领域的实验要求。
为使得本领域技术人员进一步了解本发明实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，下面以一个具体实施例进行详细阐述。
具体而言，本发明实施例的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统设计的定量磁学成像实现方法，包括以下步骤：
步骤1：激光对准。
具体地，在已知物镜的工作距离的情况下，金刚石探针在微米位移台的带动下移动到物镜下方合适的位置，实现物镜和NV色心的粗对准，在这个过程中通过CCD实时观测金刚石探针与物镜的距离变化，以防两者相撞并确保金刚石处于物镜下方。打开激光器，调整金刚石探针与物镜之间的距离，使得在APD读取的荧光计数达到较高值，此时物镜的焦点已处于金刚石内。
改变金刚石与物镜的距离，并在保持金刚石探针z向位置不变时，对其内部xy平面内一定区域范围的红色荧光计数进行扫描成像，直到找到单个“NV色心”。
打开微波，使得在色心周围分布一定强度的微波场。将物镜焦点移动至荧光计数较高位置处，进行连续波、拉比等实验，用以确认此处是否为单个NV色心。若非单个NV色心，移动物镜焦点至下一个荧光计数较高的点进行相应实验，直至找到质量较好的单个NV色心。
确定NV色心位置后，在一定激励电压下，对音叉探针在一定频率范围内进行扫频以确定其共振频率f0。通过微米位移台移动样品的位置，使得在CCD视场下可以较清晰地观察到被测样品上的待测区域，并将其移动至探针针尖的正下方。
步骤2：锁相控制实现振幅调制。
具体地，在激励电压，使探针以其共振频率f0作特定振幅振动。控制微米位移台将样品逐渐靠近针尖，同时观测探针的振幅并通过CCD观察针尖与样品表面间的距离变化，当距离较近时降低样品靠近针尖的速度并改用纳米位移台对其距离进行调控，直至探针振幅变化满足目标，即针尖样品间的距离达到目标值。
步骤3：微波调制。
微波发射机用来产生电子自旋调控需要的脉冲微波，辐射结构用于在量子钻石探针附近提供有效的微波场。基于FPGA和“时间折叠链技术”的50皮秒时间精度宽带高功率的任意序列发生装置可以实现多通道、高精度、高稳定度的脉冲时序输出，并使微波有效地辐射至样品减小反射对微波放大器带来的损伤，实现对自旋低噪声、高效、快速的量子相干操控。
步骤4：信息收集。
NV-色心发出的红色荧光被物镜收集后，透过由一组650nm长波长通和775nm短波长通组合成的双色镜，再通过滤光片滤掉532nm的激发光和其他杂散光，最后到达单光子探测器。单光子探测器可以将荧光信号转换为对应的电信号，以方便进行分析。
步骤5：栅格式地扫描成像。
对被测样品的扫描成像完全借鉴了原子力显微镜栅格式的扫描方式。在起始点完成所要求的功能后，纳米位移台随即带着被测样品移动至下一个实验点。栅格式的扫描包括蛇形轨迹和往复扫描轨迹，可由用户自由切换，如图9所示。扫描过程中，由精密温控模块维持探头模块的温度保持稳定，最大限度地降低由温度漂移带来的扫描误差。
步骤6：温度控制。
在扫描磁成像的过程中，为了降低由于温度变化导致的结构位置漂移，需要对探头模块的环境进行精密温度控制。将整个温控模块分为外温控和内温控系统，结合图5和图10所示，两个温控系统都采用具有PID控制功能的温控仪来实现，通过温度传感器读取温控箱内的实时温度，并与目标值进行对比，通过PID反馈控制，确定温控仪输出给加热片的功率，最终实现快速精密温度控制。
根据本发明实施例提出的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，通过将AFM与微观磁共振技术完美结合，将量子传感器集成于原子力显微镜探针中，可以将量子传感器与被测样品间的距离精确地控制在纳米级范围内，实现超高分辨率和高灵敏度定量无损磁学性质扫描成像，不仅实现室温大气多模式成像，并且极大地满足了拓扑磁结构、超导磁成像、生命科学原位成像等多重要领域的实验要求。
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。
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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 (8)

1.一种基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，包括：
光学共聚焦模块，所述光学共聚焦模块用于产生预设波长的激光，并照射到探针上，并收集过滤从上述探针反射的荧光；
温控模块，所述温控模块用于维持系统的温度环境；
微波模块，用于产生微波，并沿着波导准确辐射至样品，同时减少微波辐射至微波放大器上，以减少对微波放大器带来的损伤；以及
扫描探头模块，所述扫描探头模块用于实现探针与物镜的对准，以及实现对样品的隔栅式扫描成像；
所述温控模块包括：外温控系统和内温控系统；
所述扫描探头模块，包括：
物镜系统，用于将双色镜反射来的预设波长的激发光进行聚焦，将NV色心初始化，并收集由所述NV色心发出的红色荧光，所述物镜固定于一个三维纳米位移台；
探针系统，所述探针系统包括探针、金刚石针尖、探针固定架、倾角位移台和微米位移台，所述金刚石针尖固定于所述探针的自由端，所述探针被安装到所述探针固定架上，通过探针基座与所述倾角位移台相连后，固定于所述微米位移台；
被测样品，所述被测样品通过样品基座固定于纳米位移台，所述纳米位移台固定于用于样品倾角调节的倾角位移台上，最后固定于用于样品位置粗调的一套三维微米位移台。
2.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，所述光学共聚焦模块，包括：
激发光路，用于激光驱动板通过输出电压信号激发光纤激光二极管发出预设波长的激光，经单模光纤将所述激光导至共聚焦光路，并经双色镜反射至高数值孔径物镜；
收集光路，将探针中单电子自旋发出的红色荧光由所述物镜收集，经共聚焦光路，并由滤光片过滤掉其他波长的杂散光，将所述红色荧光传导至单光子计数器中。
3.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，所述微波模块包括：
波源，所述波源通过微波发射机发出预设功率和频率的微波；
微波开关，所述微波开关用于控制所述微波的开通与关断；
功率放大器，用于放大波源产生的微波的功率；
辐射结构，用于传导微波场。
4.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，所述探针为单电子自旋量子探针。
5.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，所述探针固定架为AFM固定架。
6.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，所述微米位移台为三维微米位移台。
7.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，所述金刚石针尖内部包含单个NV色心。
8.根据权利要求1所述的基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，其特征在于，还包括：
电源模块，用于为所述系统供电。
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