[发明专利]一种高分辨率慢正电子束形貌的测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种高分辨率慢正电子束形貌的测量方法及装置，属于束流测量技术领域，解决了现有技术中慢正电子束流的诊断精度受探测器分辨率的限制，诊断精度低的问题。该方法包括：根据慢正电子束的目标形貌图像的像素数及稀疏度确定束流掩膜板的数量，并确定每一束流掩膜板对应的稀疏二进制随机矩阵；将慢正电子束流分别照射每一束流掩膜板对应获得多个伽马光子数值；基于每一束流掩膜板的稀疏二进制随机矩阵以及对应的伽马光子数值进行图像重建获得慢正电子束的形貌图像。该方法通过提高束流掩膜板的分辨率从而提高慢正电子束流的形貌图像分辨率，很大程度上提高了诊断精度。

技术领域

本发明涉及束流测量技术领域，尤其涉及一种高分辨率慢正电子束形貌的测量方法及装置。

背景技术

慢正电子束技术不仅能给出原子尺度局域缺陷及微观物相变化的信息，也能探测表面最外面几层原子的状况，并且为非破坏性测量。近年来，慢正电子束技术不断发展创新，应用领域不断扩大，已经成为凝聚态物理、化学和材料科学研究的研究工具之一。随着粒子束的微束技术发展，对束流特性诊断的要求也越来越高，特别是，束流形貌的测量精度已到微米量级，甚至更小。

现有技术中，常用荧光靶结合荧光成像探测器或者多通道倍增管来诊断慢正电子束流形貌及强度分布，荧光成像探测器的分辨率直接决定了诊断精度。任何探测器都存在分辨率上限，因此探测器的分辨率一定程度上限制了慢正电子束的诊断精度。

现有技术至少存在以下缺陷，一是，束流微束化后导致亮度提升，即单位面积内的粒子个数增大，导致荧光成像探测器(或者多通道倍增管)的局域信号强度陡增，可能超过承载极限，导致信号饱和或失真，从而无法真实获得束流诊断参数；二是，慢正电子束作为一种低能粒子束，由于低能正电子的弱穿透性和湮灭特性，使得慢正电子束流的诊断技束十分局限，采用任何荧光成像探测器(或者多通道倍增管)都存在分辨率上限，因此探测器(或多通道倍增管)的分辨率很大程度上限制了慢正电子束的诊断精度。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高分辨率慢正电子束形貌的测量方法及装置，用以解决现有测量方法中慢正电子束的诊断精度受探测器分辨力的限制，诊断精度低的问题。

一方面，本发明提供了一种高分辨率慢正电子束形貌的测量方法，包括：

根据慢正电子束的目标形貌图像的像素数及稀疏度确定束流掩膜板的数量，并确定每一所述束流掩膜板对应的稀疏二进制随机矩阵；

将慢正电子束流分别照射每一所述束流掩膜板对应获得多个伽马光子数值；

基于每一束流掩膜板的稀疏二进制随机矩阵以及对应的伽马光子数值进行图像重建获得慢正电子束的形貌图像。

进一步的，所述基于每一束流掩膜板的稀疏二进制随机矩阵以及对应的伽马光子数值进行图像重建获得慢正电子束的形貌图像包括：

基于每一所述束流掩膜板对应的稀疏二进制随机矩阵获得对应的观测矩阵，根据该观测矩阵和稀疏矩阵获得对应的测量矩阵；所述稀疏矩阵为所述慢正电子束的形貌图像与其对应的稀疏图像矩阵间的转换矩阵；

将所述多个伽马光子数值对应组成一维纵向向量，进而获得观测图像矩阵，根据该观测图像矩阵及所述测量矩阵利用空间追踪算法计算获得所述慢正电子束的形貌图像对应的稀疏图像矩阵；

对获得的所述稀疏图像矩阵进行反稀疏变换以获得所述慢正电子束的形貌图像对应的原图像矩阵，进而获得所述慢正电子束的形貌图像。

进一步的，所述根据该观测图像矩阵及所述测量矩阵利用空间追踪算法计算获得所述慢正电子束的形貌图像对应的稀疏图像矩阵，包括：

基于所述测量矩阵与所述观测图像矩阵相乘、取值获得初始化指标向量，并基于该初始化指标向量通过下述公式计算获得初始化残差：