超高真空系统设计工程师考试试卷及答案

超高真空系统设计工程师考试试卷及答案一、填空题（共10题，每题1分）1.超高真空的压力范围通常为______Pa以下。2.基于动量传递原理的超高真空抽气泵是______泵。3.可测超高真空的电离规是______电离规（冷/热）。4.氦质谱检漏的核心检测气体是______。5.捕集可凝性气体的真空部件是______。6.离子泵阴极常用材料为______（钛/钢）。7.超高真空下，分子间碰撞频率______分子与器壁碰撞频率（小于/大于）。8.超高真空密封常用金属材料是______（铜/橡胶）。9.钛升华泵主要抽除______气体（活性/惰性）。10.泄漏率单位常用______·m³/s表示。二、单项选择题（共10题，每题2分）1.不能用于超高真空的泵是（）A.旋片泵B.分子泵C.离子泵D.钛升华泵2.极限真空最高的泵是（）A.旋片泵B.扩散泵C.离子泵D.机械泵3.超高真空检漏最灵敏的方法是（）A.卤素检漏B.氦质谱检漏C.压力升法D.超声检漏4.真空室常用材料不包括（）A.不锈钢B.铝合金C.铜D.塑料5.分子泵的抽气原理是（）A.动量传递B.吸附C.电离D.冷凝6.离子泵阳极结构通常为（）A.钛板B.不锈钢圆筒C.钼丝D.石墨7.冷阱常用制冷剂是（）A.液氮B.液氧C.液氢D.液氦8.烘烤的主要目的是（）A.冷却泵体B.降低材料放气C.激活分子泵D.密封阀门9.适合超高真空的阀门是（）A.手动角阀B.气动挡板阀C.波纹管阀D.电磁带阀10.检漏前需抽至（）A.粗真空B.低真空C.高真空D.超高真空三、多项选择题（共10题，每题2分，多选少选不得分）1.超高真空泵组包括（）A.旋片泵B.分子泵C.离子泵D.钛升华泵E.扩散泵2.真空室设计需考虑（）A.放气率B.机械强度C.热膨胀D.焊接性E.耐腐蚀性3.泄漏检测方法有（）A.氦质谱检漏B.卤素检漏C.压力升法D.超声检漏E.气泡法4.离子泵类型包括（）A.溅射离子泵B.蒸发离子泵C.吸气剂离子泵D.涡轮分子泵E.旋片泵5.超高真空下气体运动形式为（）A.分子流B.粘滞流C.过渡流D.湍流E.扩散流6.可测超高真空的规是（）A.冷阴极电离规B.热阴极电离规C.皮拉尼规D.热电偶规E.四极质谱规7.冷阱作用包括（）A.捕集可凝气B.降低放气率C.提高极限真空D.减少泵负荷E.冷却泵体8.烘烤注意事项（）A.温度≤300℃B.关闭所有阀门C.避免局部过热D.烘烤后冷却E.激活吸气剂9.超高真空密封材料（）A.氟橡胶B.金属密封（铜/铝）C.聚四氟乙烯D.硅橡胶E.丁腈橡胶10.分子泵特点（）A.无油污染B.抽速大C.启动快D.维护简单E.极限真空高四、判断题（共10题，每题2分，√/×）1.旋片泵可直接抽至超高真空（）2.分子泵属于动量传递型泵（）3.离子泵需要前级泵工作（）4.钛升华泵可抽惰性气体（）5.不锈钢放气率比铝合金低（）6.液氮冷阱可捕集大部分可凝气（）7.氦质谱检漏灵敏度达1e-12Pa·m³/s（）8.烘烤温度可超过400℃（）9.波纹管阀适合超高真空（）10.粘滞流发生在压力>1Pa区域（）五、简答题（共4题，每题5分）1.简述超高真空系统典型抽气流程。2.说明溅射离子泵工作原理。3.列举3种真空室金属材料及优缺点。4.解释材料放气率定义及影响因素。六、讨论题（共2题，每题5分）1.如何有效降低超高真空系统泄漏率？2.烘烤对超高真空系统的作用及注意事项？---答案部分一、填空题答案1.1e-6（10^-6）2.分子（涡轮分子）3.冷4.氦5.冷阱6.钛7.小于8.铜（金属）9.活性10.Pa（帕斯卡）二、单项选择题答案1.A2.C3.B4.D5.A6.B7.A8.B9.C10.B三、多项选择题答案1.ABCD2.ABCDE3.ABCDE4.AB5.A6.AE7.ABCD8.ACD9.BC10.ABCDE四、判断题答案1.×2.√3.√4.×5.×6.√7.√8.×9.√10.√五、简答题答案1.抽气流程：①前级旋片泵抽至低真空（10^-1Pa）；②分子泵启动抽至高真空（10^-3Pa）；③关闭前级泵，切换离子泵/钛升华泵抽至超高真空（10^-6Pa以下）；④开启冷阱捕集可凝气，烘烤系统降低放气。2.离子泵原理：阳极加高压，阴极（钛）负高压，气体电离为离子，轰击钛阴极溅射出钛原子；钛原子吸附活性气体，与惰性气体形成化合物，二次电子维持电离，持续抽气。3.材料对比：①不锈钢：放气率低、耐蚀→加工难、成本高；②铝合金：加工易、重量轻→放气率高、不耐强腐蚀；③铜：导热好、焊接易→放气率高、易氧化。4.放气率：单位面积材料单位时间释放的气体量（Pa·m³/(m²·s)）。影响因素：材料种类（不锈钢<铝<铜）、表面处理（抛光/钝化降低）、烘烤温度（高温减少吸附）、暴露时间（长期暴露增加）。六、讨论题答案1.降低泄漏率：①无泄漏设计（焊接代替法兰，金属密封代替橡胶）；②氦质谱检漏所有部件，检漏后密封；③减少法兰数量，关键部位用金属密封；④避免材料缺陷（不锈钢无气孔、铝合金无缝隙）；⑤装配时清洁密封面，均匀拧紧螺栓。2.烘烤作用及注意事项：作用：①降低材料