虚拟现实技术在电子显微镜操作模拟中的应用

2016-04-18新闻资讯

虚拟现实拄术是指运用计算机技术构建出模拟或想象的虚拟三维空间”,并提供多感知的交互操作方式,使用户能够身临其境地体验虚拟的真实环境。它融合了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能、数字图像处理、网络技术及高度并行的实时计算机技术多个信息技术。利用计算机来营造一个逼真的三维虚拟世界,从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。近年来,虚拟现实技术的研究和应用获得了飞速发展,已经广泛应用在军事、建筑、工业仿真、考古、医学可视化、文化教育、农业和电子游戏等行业”。对于具有精密结构和复杂操作流程的大型仪器而言,如能运用虚拟现实技术对产品结构和操作流程进行模拟,那将为产品设计及使用提供极大的便利。电子显微镜属于一种大型精密仪器,其零件构成及操作流程都具有相当的复杂度,对操作者要求较高。若能研究运用虚拟现实技术对其结构、操作流程进行互动式体验设计,将具有很好的行业应用前景。

显微镜检查时进行的单分子模拟

电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电磁透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在高分辨、高放大倍数下成像的仪器。常用的有透射电镜( TEM)和扫描电镜(SEM)。作为研究微观尺度的重要仪器,特别是在研究纳米村料领域,发挥着重要作用。在技术层面上和市场拥有量上是近年来发展最快的大型仪器之一。国家在2012年目标规划中已把其列为重点发展的技术产业。电子显微镜作为高新技术正在逐步形成新的行业,但同时,其与最新的计算机信息技术,尤其是虚拟现实等信息可视化技术的结台还刚刚开始。虚拟现实技术在电子显微镜行业的应用还非常少见,运用虚拟现实技术来模拟电镜操作,在国内外还未见报道。如何基于计算机这个信息模拟及展示的载体,充分运用虚拟现实等新兴技术手段发掘行业内涵,扩大行业应用的外延,辅助产品设计、宣传、培训等将是目前非常具有特色的一个探索方向。

高分辨透射电子显微镜(HRTEM) JEM2010为模拟对象,以“更换样品”操作为例,对电子显微镜操作进行了模拟研究。研究运用虚拟现实相关技术对电子显微镜的机械结构进行精细建模,并开发构建一个电子显微镜模拟系统,用户可在此系统中便捷直观地了解仪器内部结构,井对电子显微镜的操作步骤进行交互式体验。本文研究内容对于虚拟现实技术在电子显微镜相关领域的应用具有很好的参考意义和实用价值。