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信息科技领域的进一步发展和需求刺激了新一代低功耗、高速度、高集成度的自旋电子学器件的研究和发展。为了推动自旋电子学器件向实际应用转化，需要寻找长自旋寿命的材料以及有效的自旋操纵方法。半导体自旋电子学的一项重要研究内容就是通过探测自旋来揭示半导体材料中的自旋物理过程，从而帮助我们更好地了解和利用自旋。 自旋电子学的研究主要依靠光/电注入的方法使系统产生自旋的非平衡分布，再对具有特定取向的极化自旋进行探测来实现，这种探测方法破坏了自旋体系的平衡状态，也为自旋的探测引入了外界干扰。自旋噪声谱为自旋电子学研究提供了新途径，无需给系统以激发，仅用一束光探测系统在稳态下的自旋涨落，就可以揭示系统在热平衡状态下的性质。然而，热平衡系统中的自旋随机起伏十分微弱，对自旋噪声谱的测量提出了很高的要求。为了使自旋噪声谱技术在自旋电子学研究中发挥更大作用，本文对自旋噪声谱的测量进行了系统研究，提出并实现了改善实验信噪比的方法，并尝试将其应用到多种系统中。 本论文共分为五个部分: 第一章概述了传统的自旋电子学的实验方法，并引出了自旋噪声谱的概念，介绍了自旋噪声谱的实验原理、发展历程，及其目前在原子和半导体等多种系统中取得的研究进展。 第二章系统地介绍了自旋噪声谱的测量方法和系统研制与搭建，通过对碱金属铷原子气体的电子自旋噪声谱的测量，验证了该实验系统的可行性。 第三章针对自旋噪声谱测量技术特别是影响其信噪比的因素进行了详细研究。本章以碱金属铷原子气体为研究对象，采用多种方法测量了铷原子的自旋噪声谱，并将实验结果进行对比，分析了频谱累加次数、测量效率和采样深度等因素对实验信噪比的影响。通过自主设计制作的基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的实时傅里叶变换采集卡提高了自旋噪声谱测量的信噪比，改进了自旋噪声谱的测量方法，缩短了测量时间，提高了测量效率。 第四章介绍了噪声谱技术在半导体量子点胶体系统中的初步应用。自旋噪声谱技术现已在Ⅲ-Ⅴ族自组装半导体量子点中测量到了载流子的自旋噪声信号，但尚未在胶体量子点中实现应用，我们以CdTe/CdSe/ZnS半导体胶体量子点为例，尝试对其中的自旋噪声谱进行测量。 第五章对工作进行了总结，并对现存问题和后续工作提出了方案和展望。