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基于金刚石氮空位（NV）色心自旋的相机广域量子噪声谱（QNS）技术能以亚微米空间分辨率提取直流和交流磁场噪声，但当前该技术的实现受限于最佳光学自旋读出时间（通常低于1微秒）与相机最短曝光时间（通常数十微秒）之间的矛盾。本研究通过自主研发的相机装置，在拉比振荡、拉姆齐干涉、哈恩回波及弛豫测量等QNS核心实验中实现了NV色心自旋的完全相干操控，并在500微秒光学自旋读出时长下意外获得12%的高对比度。该团队发现，弱激光照明下的自旋读出机制（自旋-晶格弛豫与弱光泵浦共同导致对比度随积分时间增加而缓慢降低）有效规避了上述矛盾。这一机理对构建基于sCMOS或EMCCD相机的广域QNS系统具有指导意义，可应用于磁性材料或超导材料研究领域。