[发明专利]一种基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统，其特征在于，该系统包括用于放置样品的三维位移平台(8)、设置所述三维位移平台(8)上方的金刚石NV色心探头(5)、分别与所述金刚石NV色心探头(5)信号连接的激光泵浦光路(2)和CCD相机单元(3)、设置在所述金刚石NV色心探头(5)一侧并与之连接的微波共振系统(6)、设置在金刚石NV色心探头(5)一侧的可调磁铁(4)、与所述激光泵浦光路(2)、CCD相机单元(3)、微波共振系统(6)分别信号连接的同步系统(1)，所述微波共振系统(6)用以产生施加在金刚石NV色心探头(5)上的微波脉冲信号，所述同步系统(1)用以产生TTL控制信号。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统，其特征在于，所述激光泵浦光路(2)包括激光发生器(9)、沿所述激光发生器(9)的激光出射路径依次设置的激光滤光片(10)、聚光透镜(11)、AOM声控光开关(12)、光圈(13)、发散光转平行光透镜(14)、反射镜(15)、分光片(16)，所述分光片(16)同时是CCD相机单元的组成部件；

所述微波共振系统(6)包括依次连接的微波信号发生器(21)、单刀双掷开关(22)、微波功放(23)、射频隔离器(24)；

所述金刚石NV色心探头(5)包括云母衬底(28)、放置在所述云母衬底(28)上的微波共振小环天线(25)、设置在所述微波共振小环天线(25)中的的金刚石颗粒(29)，所述微波共振小环天线(25)与射频隔离器(24)连接。

所述CCD相机单元包括沿光线传输路径依次设置的物镜(30)、分光片(16)、滤光片(17)、成像透镜(18)、CCD相机(19)；

所述同步系统包括四路TTL信号发生器，所述四路TTL信号发生器分别引出一路信号通路，其中第一个信号通路的信号连接AOM声控光开关(12)，第二个信号通路的信号连接单刀双掷开关(22)，第三个信号通路的信号连接微波信号发生器(21)，第四个信号通路的信号连接CCD相机(19)的同步端口。

位移扫描平台用以放置被测微波器件并进行X/Y轴平面扫描。

3.根据权利要求1所述的基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统，其特征在于，所述分光片(16)用以将激光光线折射向金刚石NV色心探头(5)，将样品经照射产生的荧光折射向滤光片(17)、成像透镜(18)、CCD相机(19)构成的探测光路。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统，其特征在于，所述激光发生器(9)为高稳定度激光发生器，所述激光滤光片(10)的波长为532nm，所述金刚石颗粒(29)为纳米级的金刚石颗粒，所述CCD相机(19)为63帧/秒的高速CCD相机。

5.根据权利要求1、2或3所述的基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统，其特征在于，所述AOM声控光开关(12)中设置有位于聚光透镜(11)焦点上的晶体，所述可调磁铁(4)与金刚石NV色心探头(5)之间的距离可调，可调磁铁(4)用以产生了一个劈开了金刚石NV色心中的量子三重态的固定磁场。

6.根据权利要求1、2或3所述的基于脉冲光探测磁共振的电磁场近场成像系统，其特征在于，所述微波共振小环天线(25)包括间隔设置的第一微波小环天线(26)和第二微波小环天线(27)，金刚石纳米颗粒(29)设置在所述第一微波小环天线(26)和第二微波小环天线(27)之间。