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新西伯利亚国立技术大学开发SKIF高能X射线站虚拟模型

新西伯利亚国立技术大学(NSTU NETI)虚拟现实/增强现实实验室正在为SKIF集体使用中心1-5号站“高能X射线诊断”开发虚拟模型原型。项目将先推出桌面版,随后扩展到VR头显版本。按计划,这一工作未来还将覆盖位于科尔佐沃的大型科学设施SKIF的其他实验站,并面向学生和潜在用户建设虚拟实验室与模拟训练工具。

该项目在大学间联盟框架下实施,是NSTU NETI参与SKIF集体使用中心相关工作的组成部分,也纳入“2030优先计划”。NSTU NETI自动化电力系统系副教授、技术科学博士丹尼斯·阿尔梅耶夫介绍,学校VR/AR实验室目前正为PC端开发1-5号站的原型数字模型,VR版本将在后续推出。

SKIF 1-5号实验站由俄罗斯科学院西伯利亚分院科学仪器研究所开发,相关工作包括工艺设备的制造、安装和调试。该站面向材料科学和生命科学研究,将使用光子能量范围为30至150 keV的高能、超硬X射线。这类辐射穿透能力强,可用于对金属、合金、塑料等结构材料、整机部件以及小鼠、大鼠、小型猪等实验动物进行高对比度成像。为配合相关研究,实验站还将配备小型动物饲养设施。

阿尔梅耶夫表示,在获得SKIF集体使用中心许可后,最终版本可用于中小学和高校学生了解实验站运行方式,也可服务于职业引导。未来推出的VR头显高级版本,将先用于1-5号站,再推广到其他站点。“这项开发不仅有望成为一个虚拟参观平台,也能成为面向专家用户的培训工具。”

NSTU NETI光学信息技术系也参与了SKIF虚拟模型建设。该系主任、技术科学副博士玛丽娜·扎维亚洛娃介绍,相关团队正在设计虚拟参观路线,并将与SKIF集体使用中心合作,为光子学、光信息学和光技术专业学生准备1-5号站虚拟参观课程,以及X射线显微镜、单色仪等实验室设备操作课程。

按照SKIF未来运行安排,实验站启用后,实际设备操作将由中心高素质工作人员完成。用户主要负责组织科研部分,但仍需要提前熟悉设备和技术流程。高能X射线同步辐射研究部门负责人、1-5号站开发和建设协调员康斯坦丁·库珀指出,SKIF启动后,各实验站将全天候开展实验,实验室和独特设备的现场使用会受到限制。建立可进行虚拟参观和实验的数字模型,将为外界了解中心工作、吸引未来用户和科研人员提供新的途径。

SKIF集体使用中心支持建设VR版本。今年春季,SKIF代表团曾多次访问NSTU NETI VR/AR实验室,双方就学校参与相关项目进行了讨论。NSTU NETI团队此前已积累虚拟仿真开发经验,完成过基洛夫斯卡娅变电站虚拟仿真器及运行模型、新西伯利亚第二热电厂互动式博物馆综合体、新西伯利亚水电站水轮机组启停控制仿真模块,以及电厂自动化过程控制系统软件包和虚拟电工模拟器等项目。

在“2030优先计划”框架下,NSTU NETI还为SKIF一期实验站开发科学仪器,涉及1-1号站“微聚焦”、1-2号站“结构诊断”和1-4号站“XAFS光谱和磁二色性”,工作内容包括晶体单色器、冷却和非冷却狭缝组件、单色光束快门等部件的设计、制造、安装和调试。该校还将SKIF二期“工程材料科学”实验站开发列为工作重点之一,该站将用于研究工业生产和加工金属、陶瓷、复合材料、粉末混合物及复杂化合物等结构材料的相关技术。


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