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电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance,EPR）技术是对包含未成对电子的顺磁性物质的一种无损检测手段。由于能够用于物质结构解析以及自旋动力学演化行为研究,EPR技术获得了广泛的关注与快速的发展。目前为止,该技术已经实现在物理、化学、生物和材料等诸多领域的应用。用于实现EPR检测的仪器被称为EPR谱仪,该谱仪包含静磁场系统、微波桥系统、探头以及控制与读出系统等诸多单元。随着电子学和微波器件的不断进步,降噪方案的不断完善,各个频带中的高性能谱仪层出不穷。高品质因子的谐振腔作为谱仪探头,是研制高信噪比EPR谱仪的基础,然而其带宽较窄的特性同样对谱仪的应用产生了一定程度的局限。面向谱仪带宽问题,本文分析了当前以高品质因子谐振腔作为探头的谱仪存在的不足,论证了发展宽带顺磁共振实验技术的优势和必要性。在实验室已有的EPR谱仪研制技术及经验之上,我们设计并实现了一种高灵敏度宽带EPR谱仪。自主研制的谱仪采用金属共平面波导结构作为探头,室温下工作频率覆盖了L到Ku波段,包含连续波和脉冲工作模式。我们在室温下通过对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2,2-diphenyl-1-（2,4,6-trinitrophenyl）hydrazyl,DPPH）样品的测试展示了自主研制谱仪的性能。连续波模式下,通过引入相敏检测方法,我们在微波频率13 GHz时实现探测灵敏度3.32 × 1012 spins/Gauss（?）,相比于Martin Dressel课题组基于共平面波导实现的宽带系统室温下灵敏度指标（1016@0.5 GHz/1014@30 GHz）取得了量级上的提升。同时自主研制的谱仪具有扫场、扫频和调场、调频四种模式任意结合的探测能力。脉冲模式下,我们通过反转恢复法测量了 DPPH样品在工作带宽内不同频点下的自旋晶格弛豫时间（spin-lattice relaxation time,T1）,结果表示室温条件下DPPH样品的T1时间在2-15 GHz频率范围内在80 ns附近涨落。结合实验室基于可编程逻辑门阵列技术研发的集成任意序列发生、任意波形发生、高速采集和数据预处理功能于一体的控制与读出板卡,自研谱仪具有良好的可扩展性,能够承担更加复杂的实验任务。除此之外,我们还将宽带EPR技术与射频、激光等技术有机结合,应用在了基于金刚石中系综氮-空位色心（Nitrogen-vacancy Centers,NV Centers）的光探测磁共振（Optical Detected Magnetic Resonance,ODMR）实验中。我们设计并使用Ω型宽带辐射结构作为微波天线,结合自主设计的海尔贝克阵列结构,搭建了氮核光极化实验平台,实现了氮核超过90%极化度并完成了基础ODMR脉冲实验。与此同时,我们以NV色心连续波磁测量方法为基础,结合磁通聚集和频率反馈方法,搭建了大动态范围精密磁测量实验平台,实现了峰峰值95.72 Gauss、频率0.10 Hz的交变磁场实时追踪。相比于原有的基于系综NV色心连续波磁测量方法,磁场测量范围取得了数量级上的提升。