[发明专利]基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、将微波发射端（4）和微波接收端（5）对称安装在抗磁圆环（8）内侧，微波发射端（4）与微波源连接，微波接收端（5）连接FPGA的数据采集口和示波卡的信号输入端，或者，微波接收端（5）通过分口器分别连接示波卡的信号输入端和FPGA的数据采集口；

（2）、将具有NV色心的金刚石（1）固定在抗磁圆环（8）中心，采用激光器发射激光照射到金刚石表面，初始化NV色心的自旋状态，使其都布局在m_s=0的状态，使金刚石完成初始化；

（3）、打开微波源，微波发射端发射微波扫频信号，设置微波场频率在2.85GHz~2.89GHz，扫频微波透过金刚石样品，微波接收端进行透射微波的吸收，微波接收端的信号进入示波卡和FPGA，示波卡实时显示图形，FPGA则对采集的信号进行数字滤波处理，并解算绘制解调图形显示在图形显示窗口；

（4）、通过观察微波的吸收峰，由此直观看出金刚石色心的电子共振谱。

2.一种基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测系统，其特征在于：包括抗磁圆环（8），所述抗磁圆环（8）内侧对称安装有微波发射端（4）和微波接收端（5），所述微波发射端（4）连接微波源，所述微波接收端（5）连接FPGA和/或示波卡；所述抗磁圆环（8）中心固定具有NV色心的金刚石（1），所述金刚石（1）由激光器（2）照射到表面。

3.根据权利要求2所述的基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测系统，其特征在于：三个微波发射端（4）固定在抗磁圆环（8）内侧卡槽中，间隔15度；三个微波接收端（5）固定在抗磁圆环（8）内侧卡槽中，间隔15度。

4.根据权利要求3所述的基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测系统，其特征在于：微波发射端（4）包括树脂板，所述树脂板上印有宽度为0.03mm的环状金属丝作为微波发射天线；所述微波接收端（5）包括树脂板，所述树脂板上印有宽度为0.03mm的环状金属丝作为微波接收天线。

5.根据权利要求4所述的基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测系统，其特征在于：所述微波发射端或者微波接收端的制备方法如下：通过热压印技术将金属铜压在绝缘合成树脂板上，然后将具有天线结构图形的油纸紧贴在树脂板上，再次热压印转移图形，油纸上绘制天线结构图形的墨不溶于浓氨水，然后使用浓氨水除去树脂板上裸露的金属铜，留下天线结构，然后用砂纸把墨擦掉，形成金属铜微波天线。

6.根据权利要求2所述的基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测系统，其特征在于：所述抗磁圆环（8）采用铝合金材料制备。

7.根据权利要求4所述的基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测系统，其特征在于：所述环状金属丝直径为1cm。