聚焦离子束系统虚拟仿真实验项目的建设与教学

张朋波，张映辉，付 姚，陈宝玖，刘开颖，刘 伟，殷 燕，李香萍，夏文文，邢明铭，盛德元，张秋红，薛晓红

(大连海事大学 理学院，辽宁 大连 116026)

物理实验是现代技术和科学实验的先驱，在现代技术发展中一直起着独特的先导作用。物理实验课程是高等学校理工科类对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端[1-4]。目前，聚焦离子束系统是一种高精度微纳加工仪器，因具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点，已广泛用于物理学、电子学、材料科学、半导体、电子科学与技术、生物医学等相关学科领域[5-7]。但聚焦离子束系统实验设备技术精密、造价昂贵，运行成本高，操作难度大，几乎无法直接应用本科教学实验。随着信息技术和互联网技术的发展，虚拟仿真实验为许多很难开展且重要的基础性、专业性的实验项目提供了很好地补充[8-10]。聚焦离子束系统仿真实验本着“能实不虚”的原则，可以解决各院校因缺乏或没有实验设备而不能开展聚焦离子束系统实验的现实问题。本项目利用计算机3D仿真技术设计了聚焦离子束系统虚拟仿真实验平台，能够开展样品制备和装载、扫描电子显微镜观测、离子束刻蚀和沉积、图像采集和处理等系列实验项目的规模化教学。该仿真实验场景和过程真实、可操作性强，能够让学生模拟聚焦离子束刻蚀和沉积以及实时观测样品等实验过程，进一步理解其工作原理和技术特性。……