一种虚拟α粒子散射实验系统技术方案

本申请公开了一种虚拟α粒子散射实验系统，该系统主要包括：实验模型模块、倾角传感器、角度传感器模块、通讯模块和呈现模块，实验模型模块设置于角度传感器模块上，倾角传感器与实验模型模块连接，倾角传感器和角度传感器分别通过通讯模块与呈现模块通信连接。通过该实验系统，有利于提高实验的准确性和实验效率，还能够降低实验条件，有效解决偏远地区无法进行α粒子散射实验的问题，有利于提高实验系统适用范围，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟α粒子散射实验系统
本申请涉及α粒子散射实验
，特别是涉及一种虚拟α粒子散射实验系统。
技术介绍
α粒子散射实验(a-particlescatteringexperiment)又称金箔实验、Geiger-Marsden实验或卢瑟福α粒子散射实验引。该实验主要用于研究α粒子散射现象，α粒子散射现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来。为了更好地研究α粒子散射现象，需要用到α粒子散射实验装置。目前的α粒子散射实验装置主要包括：粒子源、真空室、探测器、真空泵以及计数系统。利用真空泵进行抽真空，形成真空室，且利用真空泵位置真空室的真空状态，在真空室中通过粒子源向探测器发射α粒子散射粒子，通过计算系统对α粒子散射粒子的偏转角度进行记录，从而完整地呈现α粒子散射粒子实验。然而，目前的α粒子散射实验装置，由于实验在真空环境中进行，实验人员无法入内，对实验过程和实验结果的观察不够清晰，从而导致实验的准确性不够高。另外，目前的α粒子散射实验装置均为真实的实验仪器，实验条件比较苛刻。尤其是一些偏远地区的学校没有真实的实验仪器，不具备实验条件，因而无法进行α粒子散射实验。因此，目前的α粒子散射实验装置使得实验的准确性不够高，且该装置适用范围较窄，不便于推广使用。
技术实现思路
本申请提供了一种虚拟α粒子散射实验系统，以解决现有技术中的α粒子散射实验装置使得实验的准确性不够高以及实验装置不便于推广使用的问题。为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：一种虚拟α粒子散射实验系统，所述系统包括：实验模型模块、倾角传感器、角度传感器模块、通讯模块和呈现模块，所述实验模型模块设置于所述角度传感器模块上，所述倾角传感器与所述实验模型模块连接，所述倾角传感器和角度传感器分别通过通讯模块与所述呈现模块通信连接；所述实验模型模块，用于模拟α粒子散射实验所需要的设备；所述倾角传感器，用于检测所述虚拟α粒子散射实验系统是否放置水平；所述角度传感器模块，用于计算所述实验模型模块的旋转角度；所述通讯模块，用于将所述倾角传感器和角度传感器模块采集到的信息发送至呈现模块；呈现模块，用于根据实验模型模块的转动角度和不同角度下α粒子散射实验的真实效果图片，通过增强现实平台展示α粒子散射实验的过程。可选地，所述实验模型模块包括：显微镜本体模型、放射源模型和金箔模型，所述显微镜本体模型中设置有荧光屏，所述显微镜本体模型与所述角度传感器可旋转连接，所述放射源模型和金箔模型均固定设置于所述角度传感器上。可选地，所述角度传感器模块包括：带有轨道的底盘、三层盘面、导电探针以及计数器，所述三层盘面设置于所述底盘上部，所述底盘上的轨道用于承载显微镜本体模型，所述三层盘面用于承载放射源模型和金箔模型，所述计数器用于为所述角度传感器计数，所述导电探针设置于所述显微镜本体模型上，且所述导电探针与所述三层盘面之间通过计数器电连接。可选地，所述三层盘面由下往上依次包括：塑料壳上层、环形铜片中层以及塑料壳下层，所述塑料壳上层靠近边缘处均匀设置有一圈空洞，且相邻两个空洞之间相差角度为1度，所述环形铜片中层靠近边缘处设置有导线连接结构，导电探针可穿过所述空洞与所述导线连接结构连接。可选地，所述通讯模块包括蓝牙。可选地，所述呈现模块包括：计算机，以及存储于所述计算机中的增强现实平台和数据库，所述数据库中存储有不同角度下α粒子散射实验的真实效果图片。可选地，所述计算机包括远程计算机或本地计算机。本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请提供一种虚拟α粒子散射实验系统，该系统主要包括：实验模型模块、倾角传感器、角度传感器模块、通讯模块和呈现模块。其中，实验模型模块设置于角度传感器模块上，倾角传感器与实验模型模块连接，倾角传感器和角度传感器分别通过通讯模块与呈现模块通信连接。本实施例通过设置一实验模型模块，能够模拟α粒子散射实验所需要的设备。通过设置一倾角传感器，能够检测整个实验系统是否放置水平，并将放置信息经由通讯模块传输至呈现模块进行校正，从而确保整个系统处于水平状态下再开启实验，有利于提高实验结果的准确性。通过角度传感器模块能够计算实验模型模块的旋转角度，并将所采集到的旋转角度通过通讯模块传输至呈现模块进行虚拟α粒子散射实验。本实施例通过设置一呈现模块，能够根据实验模型模块的转动角度，最后通过增强现实平台展示α粒子散射实验的过程。本实施例通过将真实的α粒子散射实验仪器模型化，采集实验模型模块的旋转角度，并结合呈现模块的增强显示平台进行显示，能够方便实验人员近距离观察整个实验过程，有利于提高实验的准确性和实验效率。另外，本实施例利用实验模型模块代替真实实验仪器，能够在不影响实验结果的情况下降低实验条件，使得该实验系统适用范围更广，便于推广使用。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例所提供的一种虚拟α粒子散射实验系统的结构框图；图2为本申请实施例中三层盘面与导线连接的结构示意图；图3为本申请实施例中三层盘面的纵剖面图；图4为本申请实施例中计数器的结构示意图；图5为本申请实施例所提供的虚拟α粒子散射实验系统在具体应用场景中的结构示意图；图6为本申请实施例中虚拟α粒子散射实验算法的流程示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种虚拟α粒子散射实验系统的结构框图。由图1可知，本实施例中虚拟α粒子散射实验系统主要包括：实验模型模块、倾角传感器、角度传感器模块、通讯模块和呈现模块。其中，实验模型模块设置于角度传感器模块上，倾角传感器与实验模型模块连接，倾角传感器和角度传感器分别通过通讯模块与呈现模块通信连接。实验模型模块用于模拟α粒子散射实验所需要的设备，利用实验模型模块代替真实实验中所需要的粒子源、探测器以及计数系统，且实验模型模块不需要放置于真空环境中，在保证实验效果的情况下，能够降低实验条件，有利于实验系统的推广使用。倾角传感器用于检测虚拟α粒子散射实验系统是否放置水平，确保α粒子散射实验在实验设备处于水平状态时进行，且不处于水平状态时通过呈现模块进行提示，有利于提高实验结果的准确性。角度传感器模块用于计算实验模型模块的旋转角度；通讯模块用于将倾角传感器和角度传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟α粒子散射实验系统，其特征在于，所述系统包括：实验模型模块、倾角传感器、角度传感器模块、通讯模块和呈现模块，所述实验模型模块设置于所述角度传感器模块上，所述倾角传感器与所述实验模型模块连接，所述倾角传感器和角度传感器分别通过通讯模块与所述呈现模块通信连接；所述实验模型模块，用于模拟α粒子散射实验所需要的设备；所述倾角传感器，用于检测所述虚拟α粒子散射实验系统是否放置水平；所述角度传感器模块，用于计算所述实验模型模块的旋转角度；所述通讯模块，用于将所述倾角传感器和角度传感器模块采集到的信息发送至呈现模块；呈现模块，用于根据实验模型模块的转动角度和不同角度下α粒子散射实验的真实效果图片，通过增强现实平台展示α粒子散射实验的过程。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟α粒子散射实验系统，其特征在于，所述系统包括：实验模型模块、倾角传感器、角度传感器模块、通讯模块和呈现模块，所述实验模型模块设置于所述角度传感器模块上，所述倾角传感器与所述实验模型模块连接，所述倾角传感器和角度传感器分别通过通讯模块与所述呈现模块通信连接；所述实验模型模块，用于模拟α粒子散射实验所需要的设备；所述倾角传感器，用于检测所述虚拟α粒子散射实验系统是否放置水平；所述角度传感器模块，用于计算所述实验模型模块的旋转角度；所述通讯模块，用于将所述倾角传感器和角度传感器模块采集到的信息发送至呈现模块；呈现模块，用于根据实验模型模块的转动角度和不同角度下α粒子散射实验的真实效果图片，通过增强现实平台展示α粒子散射实验的过程。2.根据权利要求1所述的一种虚拟α粒子散射实验系统，其特征在于，所述实验模型模块包括：显微镜本体模型、放射源模型和金箔模型，所述显微镜本体模型中设置有荧光屏，所述显微镜本体模型与所述角度传感器可旋转连接，所述放射源模型和金箔模型均固定设置于所述角度传感器上。3.根据权利要求2所述的一种虚拟α粒子散射实验系统，其特征在于，所述角度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志全，袁杰，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37