(1)实验原理(限1000字以内)

以赛默飞的Helios G4作为原型机，通过对操作界面以及使用环境的模拟构造真实使用场景下聚焦离子束的相关操作，比如调节样品高度和角度、对焦、去像散、成像与离子束加工等。使学生在学习聚焦离子束的模拟操作过程中，培养对材料微纳加工的深刻理解。

需要掌握的知识点：共4个

1.聚焦离子束的操作界面，包含硬件操作和软件控制

2.聚焦离子束显微系统的原理和实际操作

3.聚焦离子束对材料进行微纳加工的原理和实际操作

4.对加工完成的样品微观结构的显微表征的实际操作流程

(2)核心要素仿真设计(对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述，限500字以内)

该系统的仿真模型包括三个主要组成部分：

1.硬件方面的控制面板，包括各种操作按键和旋钮，用于快速调节聚焦离子束的各项参数，包括对焦、像散、图像显示参数，加工位置和角度调节等。

2.软件方面的操作界面，包含微纳加工交互界面和电气控制系统。

3.使用环境和需要表征的样品，模拟真实的使用场景以及样品微纳加工和表征过程中的各项操作和流程。

本虚拟仿真实验教学项目依托于复旦大学材料科学系材料科学与工程本科教学实验中心平台，配合《材料物理实验》教学的一门新开虚拟实验课程，为实验教学提供从材料基本性能表征到结构设计应用的高度仿真环境。学生通过网络和现代仿真技术，能快速整合材料力学基本理论和相关知识，培养分析、解决问题的能力，拓宽思路，提升自主创新能力。主要采用以下实验教学方法聚焦离子束的基本构造和显微原理，微纳加工基本理论知识的介绍

1. 介绍聚焦离子束的操作键盘和操作软件的使用方法等，使学生对聚焦离子束的操作有足够的基础知识。通过仿真模型使学生进一步熟悉控制面板和操作界面等，初步掌握微纳加工的基本方法。

2. 通过对特定几个样品的微纳加工及表征的演示操作，使学生理解聚焦离子束的各项部件的功能和作用，及微纳加工基本原理和方法。让学生进一步掌握微纳加工的软件和硬件操作。

3. 学生自己操作仿真模型并表征1到2个样品，掌握用聚焦离子束对材料进行微纳加工和表征的整个流程。

粗切样品与精细加工时，离子束流大小的选择和位置的控制，会影响加工的时间和加工位置的准确性。如果粗切束流大小选择不好，会导致加工时间过长如果精细加工束流选择不对，会影响加工面的平整度；如果精细加工定位不准，会导致没有加工到位或者超过预定的加工位置。加工位置的准确性是实验的重要评价指标之一。

光路调节、像散消除较好的话，可以观察到清晰的材料结构，并获得高质量的显微结构图片。如果做不好，会影响加工面的成像质量，图像的最终成像质量是实验的重要评价指标之一。