[發(fā)明專(zhuān)利]一種高分辨率慢正電子束形貌的測(cè)量方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110732713.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113447976A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 況鵬;胡譽(yù);劉福雁;曹興忠;于潤(rùn)升;王寶義;張鵬;魏龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01T1/29
• 分類(lèi)號(hào): G01T1/29
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩

本發(fā)明涉及一種高分辨率慢正電子束形貌的測(cè)量方法及裝置，屬于束流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中慢正電子束流的診斷精度受探測(cè)器分辨率的限制，診斷精度低的問(wèn)題。該方法包括：根據(jù)慢正電子束的目標(biāo)形貌圖像的像素?cái)?shù)及稀疏度確定束流掩膜板的數(shù)量，并確定每一束流掩膜板對(duì)應(yīng)的稀疏二進(jìn)制隨機(jī)矩陣；將慢正電子束流分別照射每一束流掩膜板對(duì)應(yīng)獲得多個(gè)伽馬光子數(shù)值；基于每一束流掩膜板的稀疏二進(jìn)制隨機(jī)矩陣以及對(duì)應(yīng)的伽馬光子數(shù)值進(jìn)行圖像重建獲得慢正電子束的形貌圖像。該方法通過(guò)提高束流掩膜板的分辨率從而提高慢正電子束流的形貌圖像分辨率，很大程度上提高了診斷精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及束流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高分辨率慢正電子束形貌的測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

慢正電子束技術(shù)不僅能給出原子尺度局域缺陷及微觀物相變化的信息，也能探測(cè)表面最外面幾層原子的狀況，并且為非破壞性測(cè)量。近年來(lái)，慢正電子束技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已經(jīng)成為凝聚態(tài)物理、化學(xué)和材料科學(xué)研究的研究工具之一。隨著粒子束的微束技術(shù)發(fā)展，對(duì)束流特性診斷的要求也越來(lái)越高，特別是，束流形貌的測(cè)量精度已到微米量級(jí)，甚至更小。

現(xiàn)有技術(shù)中，常用熒光靶結(jié)合熒光成像探測(cè)器或者多通道倍增管來(lái)診斷慢正電子束流形貌及強(qiáng)度分布，熒光成像探測(cè)器的分辨率直接決定了診斷精度。任何探測(cè)器都存在分辨率上限，因此探測(cè)器的分辨率一定程度上限制了慢正電子束的診斷精度。

現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺陷，一是，束流微束化后導(dǎo)致亮度提升，即單位面積內(nèi)的粒子個(gè)數(shù)增大，導(dǎo)致熒光成像探測(cè)器(或者多通道倍增管)的局域信號(hào)強(qiáng)度陡增，可能超過(guò)承載極限，導(dǎo)致信號(hào)飽和或失真，從而無(wú)法真實(shí)獲得束流診斷參數(shù)；二是，慢正電子束作為一種低能粒子束，由于低能正電子的弱穿透性和湮滅特性，使得慢正電子束流的診斷技束十分局限，采用任何熒光成像探測(cè)器(或者多通道倍增管)都存在分辨率上限，因此探測(cè)器(或多通道倍增管)的分辨率很大程度上限制了慢正電子束的診斷精度。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種高分辨率慢正電子束形貌的測(cè)量方法及裝置，用以解決現(xiàn)有測(cè)量方法中慢正電子束的診斷精度受探測(cè)器分辨力的限制，診斷精度低的問(wèn)題。

一方面，本發(fā)明提供了一種高分辨率慢正電子束形貌的測(cè)量方法，包括：

根據(jù)慢正電子束的目標(biāo)形貌圖像的像素?cái)?shù)及稀疏度確定束流掩膜板的數(shù)量，并確定每一所述束流掩膜板對(duì)應(yīng)的稀疏二進(jìn)制隨機(jī)矩陣；

將慢正電子束流分別照射每一所述束流掩膜板對(duì)應(yīng)獲得多個(gè)伽馬光子數(shù)值；

基于每一束流掩膜板的稀疏二進(jìn)制隨機(jī)矩陣以及對(duì)應(yīng)的伽馬光子數(shù)值進(jìn)行圖像重建獲得慢正電子束的形貌圖像。

進(jìn)一步的，所述基于每一束流掩膜板的稀疏二進(jìn)制隨機(jī)矩陣以及對(duì)應(yīng)的伽馬光子數(shù)值進(jìn)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(duì)應(yīng)的稀疏二進(jìn)制隨機(jī)矩陣獲得對(duì)應(yīng)的觀測(cè)矩陣，根據(jù)該觀測(cè)矩陣和稀疏矩陣獲得對(duì)應(yīng)的測(cè)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(duì)應(yīng)的稀疏圖像矩陣間的轉(zhuǎn)換矩陣；

將所述多個(gè)伽馬光子數(shù)值對(duì)應(yīng)組成一維縱向向量，進(jìn)而獲得觀測(cè)圖像矩陣，根據(jù)該觀測(cè)圖像矩陣及所述測(cè)量矩陣?yán)每臻g追蹤算法計(jì)算獲得所述慢正電子束的形貌圖像對(duì)應(yīng)的稀疏圖像矩陣；

對(duì)獲得的所述稀疏圖像矩陣進(jìn)行反稀疏變換以獲得所述慢正電子束的形貌圖像對(duì)應(yīng)的原圖像矩陣，進(jìn)而獲得所述慢正電子束的形貌圖像。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)該觀測(cè)圖像矩陣及所述測(cè)量矩陣?yán)每臻g追蹤算法計(jì)算獲得所述慢正電子束的形貌圖像對(duì)應(yīng)的稀疏圖像矩陣，包括：

基于所述測(cè)量矩陣與所述觀測(cè)圖像矩陣相乘、取值獲得初始化指標(biāo)向量，并基于該初始化指標(biāo)向量通過(guò)下述公式計(jì)算獲得初始化殘差：