1.一种微波扫描共振的固态自旋系综定位与浓度测量装置,其特征在于:包括自旋微波定位控制单元、微波扫描共振自旋浓度测量控制单元和测量单元;
所述测量单元(1)包括测量单元底座(110),所述测量单元底座(110)上安装样品位置控制器(103)和探针位置控制器(109);所述样品位置控制器(103)上安装样品扫描筒座(102),所述样品扫描筒座(102)上安装样品扫描筒(101),所述样品扫描筒(101)前端安装样品台(104),所述样品台(104)上放置样品(114),所述样品台(104)上位于样品(114)一侧放置激光囚禁增强腔(113),所述样品(114)周围放置激光反射镜(115),所述激光反射镜(115)将样品(114)发出的荧光聚集到一个方向经过滤波片(116)滤光后输入至光电检测器(117);所述探针位置控制器(109)上安装探针座(120),所述探针座(120)上安装谐振腔(108),所述谐振腔(108)同轴安装探针(106),所述探针(106)从谐振腔(108)的端壁孔中伸出,所述探针(106)前端安装压电陶瓷振动针尖(105);所述探针座(120)和样品台(104)下方分别设有磁石(119);
所述自旋微波定位控制单元包括前置放大器(7),所述前置放大器(7)输入端与光电检测器(117)输出端连接、其输出端连接放大滤波器(6)输入端,所述放大滤波器(6)输出端并联锁相环(4)输入端和幅值控制器(5)输入端,所述锁相环(4)的输出信号一路与幅值控制器(5)的输出信号结合作为控制信号A反馈至测量单元(1)的样品位置控制器(103)、另一路同时输入至数据分析模块Ⅰ(3)和Z方向位置控制器(2),所述Z方向位置控制器(2)输出控制信号B至测量单元(1)的探针位置控制器(109);
所述微波扫描共振自旋浓度测量控制单元包括微波源(15),所述微波源(15)产生微波信号输入到定向耦合参考器Ⅰ(9),所述定向耦合参考器Ⅰ(9)的输出信号一路输入至微波放大器Ⅰ(8)、另一路输入至微波放大器Ⅱ(10)、再一路输入至功率参考数据分析模块(14),所述微波放大器Ⅰ(8)输出信号至谐振腔(108)、且反馈至微波源(15);所述微波放大器Ⅱ(10)输出信号至定向耦合参考器Ⅱ(13),所述定向耦合参考器Ⅱ(13)与Z方向位置控制器(2)双向连接,所述定向耦合参考器Ⅱ(13)输出信号至微波放大器Ⅲ(11),所述微波放大器Ⅲ(11)输出信号一路至数据分析模块Ⅱ(12)、另一路通过加法器Ⅰ(18)同微波放大器Ⅰ(8)的输出信号相加后,再次通过加法器Ⅱ(19)同低频振荡器(17)相加后输出信号至数据分析模块Ⅲ(16),所述低频振荡器(17)输出合适的低频振荡信号至测量单元(1)中样品台(104)上的微波天线。
2.根据权利要求1所述的微波扫描共振的固态自旋系综定位与浓度测量装置,其特征在于:测量单元(1)中,所述探针(106)针尖从谐振腔(108)的端壁孔中伸出2mm。
3.根据权利要求2所述的微波扫描共振的固态自旋系综定位与浓度测量装置,其特征在于:所述端壁孔采用镀有金属膜的红宝石(107)构成,所述金属膜厚度为趋肤深度。
4.根据权利要求1或2或3所述的微波扫描共振的固态自旋系综定位与浓度测量装置,其特征在于:所述探针座(120)和样品台(104)下方分别设有两块蓝宝石板(112),所述蓝宝石板(112)与测量单元底座(110)上的滑动器(111)通过红宝石球(118)连接。