【技术实现步骤摘要】
一种基于NV色心的金刚石应力测量系统及方法
[0001]本专利技术属于量子传感
，具体涉及一种基于NV色心的金刚石应力测量系统及方法。
技术介绍
[0002]金刚石中的氮
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空位色心（NV色心）是一种重要的量子传感器，在微波电磁场成像、温度测量等领域有广泛的应用。制备NV色心需要用到人工合成金刚石技术，而金刚石晶体在生长过程中，会出现应力分布不均的情况，这种固有的应力不均匀性会不均匀地改变NV基态共振频率，破坏NV自旋退相干时间，造成对磁成像敏感度的限制。因此，为了优化NV色心磁场成像，有必要对金刚石的应力分布进行测量。
[0003]传统的应力测量方法主要分为两大类：机械法和物理检测法。机械法测量应力一般是将待测部分从构件中分离或切割出来，使应力释放，然后测量其应变的变化求出应力，主要包括钻孔法、取条法等。由于该类方法测量应力会对待测器件造成不可避免的破坏和损伤，因此不适合用于对金刚石量子传感器的应力测量。而物理检测法一般是通过材料受应力作用产生形变等效应，依据其与所受应力大小的关系，通过谱线...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于NV色心的金刚石应力测量系统，其特征在于，所述金刚石应力测量系统包括光学激发单元、荧光收集单元、光电脉冲控制与数据分析单元、软件控制单元；所述光学激发单元将发出的激光通过光学部件聚焦于所述荧光收集单元；所述光电脉冲控制与数据分析单元包括激光源（10）、微波信号源（24）和脉冲发生器，所述脉冲发生器通过两路同步脉冲信号控制系统的协同运作，其中第一路信号用作激光源（10）的外部触发，第二路信号提供给微波信号源（24）；同时所述光电脉冲控制与数据分析单元对所述荧光收集单元收集到的荧光强度信息进行数据分析，绘制光学探测磁共振谱，后通过软件控制单元分析所述光学探测磁共振谱，完成对待测金刚石（6）应力大小的测量计算。2.根据权利要求1所述的一种基于NV色心的金刚石应力测量系统，其特征在于，所述光学激发单元包括共聚焦光路，所述共聚焦光路包括反射镜（9）、光阑（8）、透镜一（7）、二向色镜一（3）、物镜一（4）、物镜二（2），所述激光源（10）发出的激光依次经过反射镜（9）、光阑（8）、透镜一（7）后成为平行光，而后所述平行光经二向色镜一（3）后被反射到物镜一（4），再经物镜一（4）聚焦于所述待测金刚石（6）表面；所述待测金刚石（6）发出的荧光依次通过上述物镜一（4）、二向色镜一（3）、物镜二（2）后聚集于所述荧光收集单元；其中，所述激光到达光阑（8）后形成的激光点光源和荧光所聚集的荧光接收点相对于待测金刚石（6）样品前的物镜一（4）焦平面是共轭的；所述荧光收集单元包括单光子计数器（1）；所述光电脉冲控制与数据分析单元还包括频谱仪，所述单光子计数器（1）收集到的荧光强度信息传输到所述频谱仪进行频域分析。3.根据权利要求2所述的一种基于NV色心的金刚石应力测量系统，其特征在于，所述光学激发单元还包括电控位移台，所述待测金刚石（6）设置于电控位移台上，所述电控位移平台的移动范围根据待测金刚石（6）大小进行设置。4.根据权利要求1所述的一种基于NV色心的金刚石应力测量系统，其特征在于，所述光学激发单元包括半波片（12）、偏振分光棱镜（13）、透镜二（14）、声光调制器（15）、透镜三（16）、二向色镜二（20）、物镜三（21）、透镜四（19），当所述激光源（10）发出的激光依次进入半波片（12）、偏振分光棱镜（13）、透镜二（14）后聚焦于声光调制器（15），而后经透镜三（16）准直，经二向色镜二（20）后被反射进入物镜三（21），聚焦于所述待测金刚石（6）表面；所述待测金刚石（6）发出的荧光依次通过所述物镜三（21）、二向色镜二（20）、透镜四（19）后聚集于所述荧光收集单元；所述荧光收集单元包括CMOS相机（17）及设置于所述透镜四（19）和CMOS相机（17）之间的滤光片（18）；所述光电脉冲控制与数据分析单元还包括微波泵浦子系统，所述微波泵浦子系统包括功率放大器（26）、微波隔离器（27）、微波开关（25）、微波天线（28）；所述软件控制单元包括CMOS相机（17）差分图像采集程序。5.根据权利要求4所述的一种基于NV色心的金刚石应力测量系统，其特征在于，所述光学激发单元固定在气平衡隔振光学平台上，所述荧光收集单元、光电脉冲控制与数据分析单元中存在机械振动的器件都置于不与光学平台接触的仪器架上，并采用密封盒罩住整个光路以屏蔽干扰。6.根据权利要求2
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5任一...
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