[發明專利]一種高分辨率慢正電子束形貌的測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202110732713.7
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113447976A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 況鵬;胡譽;劉福雁;曹興忠;于潤升;王寶義;張鵬;魏龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩

1.一種高分辨率慢正電子束形貌的測量方法，其特征在于，包括：

根據慢正電子束的目標形貌圖像的像素數及稀疏度確定束流掩膜板的數量，并確定每一所述束流掩膜板對應的稀疏二進制隨機矩陣；

將慢正電子束流分別照射每一所述束流掩膜板對應獲得多個伽馬光子數值；

基于每一束流掩膜板的稀疏二進制隨機矩陣以及對應的伽馬光子數值進行圖像重建獲得慢正電子束的形貌圖像。

2.根據權利要求1所述的慢正電子束形貌的測量方法，其特征在于，所述基于每一束流掩膜板的稀疏二進制隨機矩陣以及對應的伽馬光子數值進行圖像重建獲得慢正電子束的形貌圖像包括：

基于每一所述束流掩膜板對應的稀疏二進制隨機矩陣獲得對應的觀測矩陣，根據該觀測矩陣和稀疏矩陣獲得對應的測量矩陣；所述稀疏矩陣為所述慢正電子束的形貌圖像與其對應的稀疏圖像矩陣間的轉換矩陣；

將所述多個伽馬光子數值對應組成一維縱向向量，進而獲得觀測圖像矩陣，根據該觀測圖像矩陣及所述測量矩陣利用空間追蹤算法計算獲得所述慢正電子束的形貌圖像對應的稀疏圖像矩陣；

對獲得的所述稀疏圖像矩陣進行反稀疏變換以獲得所述慢正電子束的形貌圖像對應的原圖像矩陣，進而獲得所述慢正電子束的形貌圖像。

3.根據權利要求2所述的慢正電子束形貌的測量方法，其特征在于，所述根據該觀測圖像矩陣及所述測量矩陣利用空間追蹤算法計算獲得所述慢正電子束的形貌圖像對應的稀疏圖像矩陣，包括：

基于所述測量矩陣與所述觀測圖像矩陣相乘、取值獲得初始化指標向量，并基于該初始化指標向量通過下述公式計算獲得初始化殘差：

其中，表示初始化殘差，表示所述初始化指標向量對應的矩陣，表示矩陣的逆矩陣，Y表示所述觀測圖像矩陣；

通過下述迭代步驟對指標向量進行迭代更新：

第l次迭代過程中，在所述測量矩陣與第(l-1)次迭代獲得的初始化殘差相乘獲得的向量中，按元素幅值降序順序取前所述預設個數的元素組成第一初始化指標向量，并將所述第一初始化指標向量與第(l-1)次迭代對應的初始化指標向量拼接獲得指標向量；迭代次數l的取值范圍為l∈(1,2,3,...N)，所述預設個數與慢正電子束的目標形貌圖像的稀疏度一致；

在所述指標向量對應的矩陣與所述觀測圖像矩陣相乘獲得的向量中，按元素幅值降序順序取前所述預設個數的元素組成第l次迭代對應的初始化指標向量；

根據所述第l次迭代對應的初始化指標向量通過下述公式計算獲得第l次迭代對應的初始化殘差：

其中，表示所述第l次迭代對應的初始化指標向量對應的矩陣，表示矩陣的逆矩陣，表示第l次迭代對應獲得的初始化殘差；

判斷是否成立，若是，則將第l次迭代對應的初始化指標向量更新為第(l-1)次迭代對應的初始化指標向量，結束迭代，若否，則重復上述迭代步驟進行下一次迭代；

利用更新后的第l次迭代對應的初始化指標向量及所述觀測圖像矩陣通過下述公式計算確定所述稀疏圖像矩陣：

其中，表示更新后的第l次迭代對應的初始化指標向量對應的矩陣的逆矩陣，表示所述稀疏圖像矩陣。

4.根據權利要求1或2所述的慢正電子束形貌的測量方法，其特征在于，根據慢正電子束的目標形貌圖像的像素數及稀疏度通過下述公式確定束流掩膜板的數量：

M＝O(KlogN)，

其中，N表示所述慢正電子束的目標形貌圖像的像素數，K表示所述慢正電子束的目標形貌圖像的稀疏度，M表示束流掩膜板的數量，O表示高階無窮小函數。

5.根據權利要求4所述的慢正電子束形貌的測量方法，其特征在于，所述確定每一所述束流掩膜板對應的稀疏二進制隨機矩陣包括：

根據約束等距性條件估算得到束流掩膜板對應的矩陣中元素1的個數；

根據所述元素1的個數隨機生成與多個所述束流掩膜板對應的多個維度相同的稀疏二進制隨機矩陣，使每一該稀疏二進制隨機矩陣中的元素1的個數與所述估算得到的束流掩膜板對應的矩陣中元素1的個數一致。