虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子顯微鏡操作模擬中的應用

虛擬現(xiàn)實拄術(shù)是指運用計算機技術(shù)構(gòu)建出模擬或想象的虛擬三維空間”，并提供多感知的交互操作方式，使用戶能夠身臨其境地體驗虛擬的真實環(huán)境。它融合了計算機圖形學、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能、數(shù)字圖像處理、網(wǎng)絡技術(shù)及高度并行的實時計算機技術(shù)多個信息技術(shù)。利用計算機來營造一個逼真的三維虛擬世界，從而使處于虛擬世界中的人產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究和應用獲得了飛速發(fā)展，已經(jīng)廣泛應用在軍事、建筑、工業(yè)仿真、考古、醫(yī)學可視化、文化教育、農(nóng)業(yè)和電子游戲等行業(yè)”。對于具有精密結(jié)構(gòu)和復雜操作流程的大型儀器而言，如能運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和操作流程進行模擬，那將為產(chǎn)品設計及使用提供極大的便利。電子顯微鏡屬于一種大型精密儀器，其零件構(gòu)成及操作流程都具有相當?shù)膹碗s度，對操作者要求較高。若能研究運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對其結(jié)構(gòu)、操作流程進行互動式體驗設計，將具有很好的行業(yè)應用前景。

顯微鏡檢查時進行的單分子模擬

電子顯微鏡是根據(jù)電子光學原理，用電子束和電磁透鏡代替光束和光學透鏡，使物質(zhì)的細微結(jié)構(gòu)在高分辨、高放大倍數(shù)下成像的儀器。常用的有透射電鏡( TEM)和掃描電鏡(SEM)。作為研究微觀尺度的重要儀器，特別是在研究納米村料領域，發(fā)揮著重要作用。在技術(shù)層面上和市場擁有量上是近年來發(fā)展Zui快的大型儀器之一。國家在2012年目標規(guī)劃中已把其列為重點發(fā)展的技術(shù)產(chǎn)業(yè)。電子顯微鏡作為高新技術(shù)正在逐步形成新的行業(yè)，但同時，其與Zui新的計算機信息技術(shù)，尤其是虛擬現(xiàn)實等信息可視化技術(shù)的結(jié)臺還剛剛開始。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子顯微鏡行業(yè)的應用還非常少見，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬電鏡操作，在國內(nèi)外還未見報道。如何基于計算機這個信息模擬及展示的載體，充分運用虛擬現(xiàn)實等新興技術(shù)手段發(fā)掘行業(yè)內(nèi)涵，擴大行業(yè)應用的外延，輔助產(chǎn)品設計、宣傳、培訓等將是目前非常具有特色的一個探索方向。

高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM） JEM2010為模擬對象，以“更換樣品”操作為例，對電子顯微鏡操作進行了模擬研究。研究運用虛擬現(xiàn)實相關技術(shù)對電子顯微鏡的機械結(jié)構(gòu)進行精細建模，并開發(fā)構(gòu)建一個電子顯微鏡模擬系統(tǒng)，用戶可在此系統(tǒng)中便捷直觀地了解儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，井對電子顯微鏡的操作步驟進行交互式體驗。本文研究內(nèi)容對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子顯微鏡相關領域的應用具有很好的參考意義和實用價值。