本發(fā)明公開了一種基于單自旋的量子鉆石精密磁學(xué)測量系統(tǒng)，包括：光學(xué)共聚焦模塊，所述光學(xué)共聚焦模塊用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)波長的激光，并照射到探針上，探針中集成有氮?空位中心，并收集過濾從上述探針中NV色心因能級躍遷發(fā)出的熒光；溫控模塊，所述溫控模塊用于維持系統(tǒng)的溫度環(huán)境；微波模塊，用于產(chǎn)生微波，并準(zhǔn)確輻射至樣品，同時減少微波輻射至微波放大器上，以減少對微波放大器帶來的損傷；以及掃描探頭模塊，所述掃描探頭模塊用實現(xiàn)探針與物鏡的對準(zhǔn)，以及實現(xiàn)對樣品的隔柵式掃描成像。該系統(tǒng)實現(xiàn)了室溫大氣、多模式、微觀磁學(xué)特性定量、無損成像，并且極大地滿足了拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)、超導(dǎo)磁成像、生命科學(xué)原位成像等多重要領(lǐng)域的實驗要求。