本发明提供了一种基于系综氮‑空位色心的装置，包括：直角棱镜；二向色抛物面聚光透镜，二向色抛物面聚光透镜的底部开口斜面固定在直角棱镜的斜面上，用于以入射激光极化系综氮‑空位色心和收集系综氮‑空位色心的荧光信号；金刚石，金刚石为层状金刚石，包含相对的第一面和第二面，第一面固定在二向色抛物面聚光透镜的抛物面顶端，第二面包含系综氮‑空位色心；楞次透镜，贴合于第二面，用于汇聚微波磁场；微波线圈，位于楞次透镜上方，用于对系综氮‑空位色心施加微波磁场。本发明提供的基于系综氮‑空位色心的装置，其各部分构成位置相对固定的整体，可用于小型化和便携化的高灵敏磁强计与微观核磁谱仪。