1.一种基于微波反射的量子传感器,其特征在于,所述传感器包括:光学检测装置(1)、探头(2)、微波发生与辐射装置(3)、连接于所述光学检测装置(1)的数据处理装置(4);所述探头(2)包括固态自旋色心;所述微波发生与辐射装置(3)用于产生微波,并将微波分为两束,第一束微波用于辐射给检测区域,以及接收来自检测区域的反射微波,并将其与第二束微波合束后辐射给探头(2);所述微波发生与辐射装置(3)包括两个微波源(31)、微波辐射单元、微波接收单元、微波合束器(32)、第一微波天线(33),一个微波源(31)产生的第一束微波传输至微波辐射单元,由微波辐射单元辐射给检测区域,来自检测区域的反射微波被微波接收单元接收,并被传输至微波合束器(32),另一个微波源(31)产生的第二束微波传输至微波合束器(32);或者所述微波发生与辐射装置(3)包括微波源(31)、微波分束器(34)、微波辐射单元、微波接收单元、微波合束器(32)、第一微波天线(33),微波源(31)产生的微波经微波分束器(34)分为两束,第一束传输至微波辐射单元,由微波辐射单元辐射给检测区域,来自检测区域的反射微波被微波接收单元接收,并被传输至微波合束器(32),第二束微波传输至微波合束器(32);微波合束器(32)用于进行微波功率的合成,经合成后的微波传输至第一微波天线(33),由第一微波天线(33)辐射给探头(2);微波辐射单元包括依次连接的第一微波放大器(35)、微波环形器(36)、第二微波天线(37),第二微波天线(37)用于将微波辐射给检测区域,微波接收单元包括依次连接的第三微波天线(38)、第二微波放大器(39)、滤波器(30),来自检测区域的反射微波被第三微波天线(38)接收,并经第二微波放大器(39)、滤波器(30)传输至微波合束器(32);所述光学检测装置(1)用于向所述探头(2)照射激发光,并探测由探头(2)产生的荧光,再将探测的荧光信号传输至数据处理装置(4),所述激发光用于激发固态自旋色心产生荧光;其中,第二束微波的微波功率以及所探测的荧光信号均处于响应曲线的近似直线段对应的区间内,响应曲线为微波功率-荧光信号曲线或微波功率-ODMR谱线对比度曲线;数据处理装置(4)用于处理分析所述荧光信号,并由所述荧光信号来表征检测区域所反射的微波功率。
2.根据权利要求1所述的基于微波反射的量子传感器,其特征在于:所述光学检测装置(1)包括光源(11)、光路传输单元、荧光探测单元,所述光源(11)发射的激发光经光路传输单元传输至探头(2),探头(2)产生的荧光经光路传输单元传输至荧光探测单元被收集。
3.根据权利要求2所述的基于微波反射的量子传感器,其特征在于:光路传输单元包括双色片(12)或光环形器、滤波片(13),所述荧光探测单元为光电探测器(14);或所述光路传输单元包括扩束器(15)、双色片(12)、物镜(16)、滤波片(13),所述荧光探测单元为成像相机(17)。
4.根据权利要求1所述的基于微波反射的量子传感器,其特征在于:数据处理装置(4)包括相连接的锁相放大器(41)和上位机(42),锁相放大器(41)连接于微波发生与辐射装置(3)以及光学检测装置(1),用于向微波发生与辐射装置(3)传输调制参数,并对光学检测装置(1)所探测的荧光信号进行解调,上位机(42)用于向锁相放大器(41)传输调制参数以及接收锁相放大器(41)的解调信号。
5.根据权利要求1所述的基于微波反射的量子传感器,其特征在于:还包括磁场组件(5),用于向所述探头(2)施加偏置磁场。
6.根据权利要求1所述的基于微波反射的量子传感器,其特征在于:所述固态自旋色心为金刚石氮空位色心、碳化硅色心、金刚石锗空位色心、金刚石硅空位色心、六方氮化硼色心中的一种。
7.一种基于微波反射的量子无损检测方法,其特征在于,采用权利要求1-6中任一项所述的基于微波反射的量子传感器进行检测,所述方法包括:向含有固态自旋色心的探头照射激发光,所述激发光用于激发固态自旋色心产生荧光;并将微波分为两束,第一束辐射至检测区域,且接收来自检测区域的反射微波,再将反射微波与第二束微波合束后辐射给所述探头;同时,收集探头产生的荧光;其中,第二束微波的微波功率以及所探测的荧光信号均处于响应曲线的近似直线段对应的区间内,响应曲线为微波功率-荧光信号曲线或微波功率-ODMR谱线对比度曲线;由所收集的荧光来判断检测区域中是否存在金属构件或判断检测区域中的金属构件是否存在缺陷或比较检测区域中的金属构件的尺寸大小或获取检测区域中的金属构件的位置。