表面分析系列儀器虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與構(gòu)建.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)的時(shí)代已經(jīng)來臨。由于虛擬現(xiàn)實(shí)獨(dú)特的沉浸性、想象性和交互性特點(diǎn)使得在各個(gè)領(lǐng)域特別在教育領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。作為基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)出的虛擬實(shí)驗(yàn)室更是成為推動(dòng)教育模式改進(jìn)的有效工具，受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。對(duì)于一些成本高昂、數(shù)量少、開放性和共享性低的大型儀器來說，虛擬實(shí)驗(yàn)室在其實(shí)驗(yàn)教學(xué)與培訓(xùn)等方面的應(yīng)用顯得尤為重要。
　　本研究通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬實(shí)驗(yàn)室以及表面分析虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用現(xiàn)

2、狀進(jìn)行討論，并對(duì)交互軟件進(jìn)行比對(duì)，得出一條符合目前需求的，以掃描電鏡、原子力顯微鏡以及X射線光電子能譜為代表的表面分析虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)路線。利用3Ds Max軟件對(duì)所用儀器、樣品、用品、場景進(jìn)行三維精細(xì)建模，F(xiàn)lash和Photoshop對(duì)虛擬工作站進(jìn)行繪制和編輯，Virtools軟件結(jié)合VSL編程語言和BB模塊搭建完成三維物體和二維工作站交互操作的全部內(nèi)容，對(duì)多種能提高仿真度、交互體驗(yàn)和專業(yè)性的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，然后將構(gòu)建完成的

3、虛擬實(shí)驗(yàn)室搭建在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行管理和維護(hù)。開發(fā)出的表面分析虛擬實(shí)驗(yàn)室采用高仿真度的三維場景、融合二維幀技術(shù)的虛擬工作站、具有新型的三維碰撞檢測與拾取算法、獨(dú)特的非線性交互操作以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果和操作過程記錄網(wǎng)絡(luò)化管理功能。其中掃描電鏡虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了多樣品的構(gòu)建并可根據(jù)需要進(jìn)行增加，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行樣品選擇和動(dòng)態(tài)導(dǎo)入，在虛擬工作站中設(shè)計(jì)了條件自主選擇、視野連續(xù)可調(diào)、視野場景實(shí)時(shí)保存等特色功能，實(shí)現(xiàn)微觀圖像精細(xì)處理的新突破。由于原子力顯微鏡特

4、殊的探針結(jié)構(gòu)，在虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建中增加了對(duì)探針的更換、調(diào)節(jié)步驟，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加完整，更符合教學(xué)方案。另外從細(xì)節(jié)入手對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改進(jìn)和完善，如物體說明、工作站菜單選擇優(yōu)化等，學(xué)生在操作時(shí)不僅更加流暢與便捷，對(duì)于開發(fā)人員來說思路更加清晰、工作量也相對(duì)減少。在X射線光電子能譜儀中，針對(duì)全元素掃描譜圖和多元素選擇等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了具體研究，成功構(gòu)建了可以從元素周期表中選擇元素，并且具備全譜和興趣元素多譜出圖的虛擬實(shí)驗(yàn)室。表面分析系列儀器虛擬實(shí)