金刚石中的NV色心由于其特殊的能级结构,能够使用激光和微波对其自旋态进行调控,并且在室温下具有很长的自旋相干时间。目前在量子信息和量子探测领域得到了广泛的应用。目前使用NV色心进行量子探测主要包括两种形式:单个NV色心作为探针和系综NV色心作为探针。由于系综NV色心探测具有更高的信噪比,本课题重点研究系综NV色心进行弱磁探测。本文主要研究了如何在金刚石样品中制备高浓度的NV色心,包括使用电子辐照、退火等各种手段。探究了如何使用NV色心来对微弱磁场进行探测,使用了电子显微镜,共聚焦显微装置,软件仿真等手段来对纳米磁性颗粒的磁场分布进行研究。最后使用稳态荧光光谱,时间分辨荧光光谱,泵浦探测等技术手段研究了一种噻吩多支结构分子在不同溶剂中的溶剂效应和激发态动力学过程。本论文的主要内容如下:1.使用不同的电子辐照剂量和不同的退火温度处理金刚石样品,来探究电子辐照剂量和退火温度对产生NV色心浓度的影响。对处理后的样品在同样的条件下进行荧光光谱测试,通过比较每次处理后的荧光强度来得到最佳的电子辐照剂量和退火温度。通过处理与测试,我们发现在电子辐照剂量为1×10~188 e~-/cm~2和退火温度900℃左右可以得到最高的NV色心浓度。2.使用电子显微镜、旋涂等手段观察并分散纳米磁性颗粒。然后利用自主搭建的共聚焦显微装置,通过激光初始化NV色心,微波调控NV色心的自旋态,将NV色心作为探针测量了单个纳米磁性颗粒的磁场分布情况。3.将同一系列的三种噻吩多支结构分子分别溶于甲苯和四氢呋喃两种极性不同的溶剂中。使用稳态光谱研究了各样品在溶剂中的发射峰和吸收峰的峰位情况,通过时间分辨光谱和泵浦探测技术研究了样品的激发态动力学过程。综合分析各种表征手段的结果,我们发现由于溶剂效应,样品的激发态动力学过程随着溶剂极性的增强而加快。同时样品的激发态动力学过程随着样品支数的增加也呈现加快的趋势。