1、前置放大器2、待測薄膜9w及用于固定待測薄膜9的二位電控位移平臺10均安 裝于真空室16內(nèi)。所述探測器1輸出的信號經(jīng)過前置放大器2和線性放大器4放大后，由 多道分析器5進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后進入計算機分析系統(tǒng)6進行數(shù)據(jù)分析處理。
[0038] 本實施例中所用儀器設備及材料等：
[0039] 所用的放射源14選用2"Am放射源，其半衰期較長且粒子發(fā)射強度穩(wěn)定，能發(fā)射出 能量為5. 486MeV的α粒子；
[0040] 所用的準直器13的孔徑大小為0. 5mm，準直器的孔徑大小決定了入射到待測薄膜 9上的重帶電粒子束的束斑大??；
[0041] 所用的探測器1選用金娃面壘型半導體探測器；
[0042] 所用的前置放大器2選用中核（北京）核儀器廠生產(chǎn)的FH1047A型電荷靈敏型前 置放大器；
[0043] 所用多道分析器5選用由發(fā)明人自主研發(fā)的具有2048道的多道分析器；
[0044] 所用計算機分析系統(tǒng)6由計算機和配備有發(fā)明人自編的多道軟件組成；
[0045] 所用的待測薄膜9選用銅薄膜；
[0046] 所用的偏壓電源3選用中核（北京）核儀器廠生產(chǎn)的FH1298A型300V直流電源， 保證長時間工作并提供幅度穩(wěn)定的工作電壓；
[0047] 所用的線性放大器4選用中核（北京）核儀器廠生產(chǎn)的BH1218型線性脈沖放大 器，可W長時間的提供穩(wěn)定的信號放大倍數(shù)；
[0048] 所用的二維電控位移平臺10及位移平臺控制系統(tǒng)11選用北京賽凡光電儀器有限 公司的二位精密電控位移平臺，其定位精度高、可長時間穩(wěn)定工作；
[0049] 所用的真空累18選用極限壓強約為6X10 2pa的旋片式真空累；
[0050] 所用的真空計17選用指針式真空計，用于實時監(jiān)測真空室16內(nèi)的壓強情況。
[0051] 具體測量的操作步驟如下：
[0052] 第一步：對待測薄膜進行逐次掃描測量的實現(xiàn)
[0053] 按照圖1所示的框圖測量裝置，并按照上述的搭建過程組裝連接好各儀器，測量 開始前，打開真空累18,對真空室16進行抽真空，并通過真空計17實時監(jiān)測真空室16內(nèi)的 壓強情況，直至真空計17顯示的壓強值接近真空累18的極限壓強時，方可開始測量。
[0054] 由重帶電粒子發(fā)生系統(tǒng)15中的放射源14發(fā)射出的重帶電粒子α粒子經(jīng)過準直 器13準直為直徑為0. 5mm的細束α粒子束；
[0055] 將待測薄膜9固定在二維電控位移平臺10上，使待測薄膜9與準直后的α粒子 束的出射方向垂直；然后打開位移平臺控制系統(tǒng)11，設置好固定有待測薄膜9的二維電控 位移平臺10的移動方式；
[0056] 通過置于真空室16外的位移平臺控制系統(tǒng)11，控制所述固定有待測薄膜9的二 維電控位移平臺10,使其在二維水平平面內(nèi)的X方向和Υ方向W設定的步長和時間間隔移 動，在本實施例中步長和時間間隔分別設置為0. 5mm和200s; 陽057] 通過所述二維電控位移平臺在二維水平平面內(nèi)的X方向和Y方向的移動，使得α 粒子束依次穿過待測薄膜9上不同區(qū)域的每一小塊薄膜面元，W對待測薄膜9進行逐次掃 描測量。
[0058] 第二步：重帶電粒子譜儀系統(tǒng)的設置與測量數(shù)據(jù)的自動獲取與保存
[0059] 在通過第一步對待測薄膜進行逐次掃描測量的同時，打開重帶電粒子譜儀系統(tǒng)8， 通過調(diào)節(jié)偏壓電源3為探測器1提供130V的工作電壓；通過調(diào)節(jié)線性放大器4,使得計算 機分析系統(tǒng)6能夠完整地獲得穿過待測薄膜9后的α粒子束的能譜的完整信息；通過調(diào)節(jié) 多道分析器5,選擇測量時間為200s，使得能譜的峰位中屯、道址的計數(shù)大于1000,W減小測 量的統(tǒng)計誤差。 陽060] 對待測薄膜9進行30行X30列的逐次掃描測量，共計測量待測薄膜9上的900 個小塊薄膜面元，穿過待測薄膜9的α粒子束在進入探測器1后，將其全部能量沉積在探 測器1中，與此同時，在探測器1中產(chǎn)生的信號經(jīng)過前置放大器2、線性放大器4和多道分析 器5處理后進入計算機分析系統(tǒng)6,由計算機分析系統(tǒng)6得到α粒子束穿過待測薄膜9的 每一小塊薄膜面元后的能譜，并由計算機分析系統(tǒng)6自動將能譜的峰位中屯、道址CHiW文 本文檔的格式保存在計算機分析系統(tǒng)中；在計算機分析系統(tǒng)6保存完一個峰位中屯、道址數(shù) 據(jù)后，位移平臺控制系統(tǒng)11控制二維電控位移平臺10在二維水平平面內(nèi)的X方向和Y方 向繼續(xù)移動，繼續(xù)對下一個待測薄膜面元進行逐次掃描測量。如圖2所示為本實施例W銅 薄膜為待測薄膜9,對其進行30行X30列的逐次掃描測量，得到的α粒子束穿過每一小 塊薄膜面元后的能譜的峰位中屯、道址數(shù)據(jù)CHi，計算機分析系統(tǒng)6將運些數(shù)據(jù)W30行Χ30 列的形式自動保存在文本文檔格式的txt文件中。
[0061] 第Ξ步：α粒子束穿過每一小塊薄膜面元過程中能量損失的獲得
[0062] 假設穿過第i塊薄膜面元后的α粒子束的能量Ei與第二步得到的能譜峰位中屯、 道址CHi之間滿足公式（2)，
[0063] Ei=a+b.CHi似
[0064] 公式（2)中的a和b為重帶電粒子譜儀系統(tǒng)8的能量刻度系數(shù)，在本實施例中a =932. 3,b= 2. 495。根據(jù)公式（2)，可將第二步得到的30行X30列的能譜峰位中屯、道址 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為α粒子束穿過待測薄膜面元后的能量，并進一步根據(jù)放射源14發(fā)射出的α粒 子束的初始能量5. 486MeV，由W下公式（3)得到α粒子束在穿過待測薄膜9的第i塊薄膜 面元過程中的能量損失值AEi。 陽0化] ΔEi= 5. 486- (a+b·CH1)MeV 做
[0066] 公式（3)中，CHi為α粒子束穿過第i塊薄膜面元后的能譜的峰位中屯、道址。上 述轉(zhuǎn)換過程由發(fā)明人自編的數(shù)據(jù)分析處理軟件"薄膜厚度分布及其均勻性表征"自動完成， 該軟件的數(shù)據(jù)處理分析過程將在本實施例末尾介紹。
[0067] 第四步：α粒子束穿過的每一小塊薄膜面元的質(zhì)量厚度值
[0068] 由第Ξ步得到的α粒子束在穿過第i塊薄膜面元過程中的能量損失值ΔΕι，進一 步根據(jù)α粒子束的能量損失值ΔΕι和在待測薄膜材料中的阻止本領祀Akm與待測薄膜第 i塊薄膜面元質(zhì)量厚度值tmiS者之間的關系，由公式（4)計算得到待測薄膜的每一小塊薄 膜面元的質(zhì)量厚度值：
[0069]
(4).
[0070] 公式（4)中的祀/dxm為α粒子束在待測薄膜9中的阻止本領，阻止本領的物理 意義是能量為Ε的α粒子束在穿過單位質(zhì)量厚度的薄膜材料時所損失的能量；α粒子束 在銅薄膜材料中的阻止本領數(shù)據(jù)可由現(xiàn)有的SRIM軟件計算得到，如圖3展示了α粒子束 在銅薄膜材料中的阻止本領隨α粒子束能量的變化關系。
[0071] 由于α粒子束在穿過待測薄膜9的過程中，其能量是逐漸減小變化的，因此為了 得到任意能量的α粒子束在銅薄膜材料中的阻止本領數(shù)據(jù)，便于后續(xù)的程序計算，本實施 例通過現(xiàn)有的SRIM軟件計算得到能量為1. 5~lOMeV區(qū)間的α粒子束在銅薄膜材料中的 阻止本領隨α粒子束能量的變化關系，并使用公式（5)對阻止本領和α粒子束能量之間 的關系進行函數(shù)擬合：
[007引（祀/cb0E=A0+Aie(E~ 妨 陽07引公式巧）中的E為α粒子的能量，其中E= 1. 5~lOMeV，公式巧）中A0、Ai、t的 擬合值分別為0. 2158、0. 6431和4. 4494,所述E、A0、A1和t4個參數(shù)對公式巧）的擬合優(yōu) 度為 0.9999。
[0074] 由于α粒子束在穿過待測薄膜9的過程中，其能量是逐漸減小變化的，因此阻止 本領也是變化的，如果直接采用公式（4)計算待測薄膜的每一小塊薄模面元的質(zhì)量厚度值 會造成較大的誤差。因此，在本實施例中采用分層計算方法來計算待測薄膜的每一小塊薄 膜面元的質(zhì)量厚度值。其具體計算方法為：假設待測薄膜每一小塊面元由η層組成，α粒 子束在每個薄層中損失相同的能量δΕ，且δΕ=ΔΕ/η，則W公式（4)為依據(jù)可由W下公 式（6)得到第1薄層和第j薄層（Kj《η)薄膜的質(zhì)量厚度值； 陽0巧]
樹
[0076] 公式（6)中的δXml代表第一層薄膜的質(zhì)量厚度，δXm,代表第j層薄膜的質(zhì)量厚 度，E。代表α粒子束的初始能量，Ei1為α