量子鉆石顯微鏡（QDM）是一臺基于NV色心的以自旋磁共振為原理的寬場磁顯微鏡。鉆石中的氮-空位（NV）色心發光缺陷的自旋量子態易受到周圍的微波場和靜磁場的影響，且可以利用激光讀出。利用NV色心測量被測樣品周圍的磁場或微波場分布，可實現定量無損的微觀磁場成像，具有空間分辨率高、視野范圍大、可探測磁場動態范圍大、成像速度快等特點。
地質磁學
地質巖石自形成的時候就受到地磁場的磁化作用具有不同的磁性，研究地質樣品的剩余磁性可以了解過去地球的磁場強度和方向。量子鉆石顯微鏡可實現地質樣品表面磁場分布的觀測，獲取磁矩等磁學信息。
細胞磁成像
磁成像是探測生物和物理系統的有力工具。顯微鏡打破了傳統磁成像方式空間分辨率不高、無法應用于活生物樣品的操作條件的限制。利用活細胞置于NV色心表面，在實驗室環境條件下實現測量，展示了活細胞的磁成像，對生物研究具有重要價值。
芯片電流表征
芯片的電流密度分布會在空間產生磁場分布，其中包含了電路的結構、功能等信息，在半導體行業至關重要。將NV色心金剛石貼在芯片的表面，通過測量NV的熒光強度可以確定芯片周圍的磁場分布。利用顯微鏡磁成像，可進行芯片任務執行過程中集成電路的操作行為等研究。
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