Как следует писать правильно "толщена" или "толщина"? "е" или "и"?

ТолщИНа - однокоренное со словом толща, образованное путём прибавления суфикса -ин. 
Определение слова толща в словаре Даля: "ТОЛЩА ж. объем вещества, тело, масса, что измеряется по трем протяжениям: длины, ширины и высоты (или глубины), противопол. точка, черта, плоскость, в которых нет толщи, толстоты, толщины, вещества, материи. Толща земли, не поверхность, не лицо, а вся глубь, самое вещество ее. Яко толща земли проседеся".
Добавление суфикса -ин в безударной позиции образует существительные со значением отвлечённости, в данном случае - не какая-то конкретная толща вещества, а толщина как математическое понятие.