版本：V1.0 正式版，。
编写说明：本白皮书依据 JJF 1833—2020《真空氦漏孔校准规范》、JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》等规范编写；所有设计参数均附计算依据与验证关口，不确定度预算逐分量列出。
使用声明：本文件用于技术评审与施工依据的交流；验收以双方确认的证书与合同工况为准。引用转载请注明出处。
本白皮书给出覆盖 1×10⁻¹¹ ~ 1×10⁻¹⁶ Pa·m³/s（纯氦，23 ℃）六个数量级的氦标准漏孔计量装置的技术方案。装置由一条溯源链（静态膨胀 SE 原级标准 + 分流毛细管 C₀/C₁）与两档测量级（A：10 mL 小体积直测；B：1 L 双室 + 取样压缩 + 联合回归）构成：
本方案书规定一套覆盖 1×10⁻¹¹ ~ 1×10⁻¹⁶ Pa·m³/s（纯氦，23 ℃ 基准）六个数量级的氦标准漏孔计量装置的总体架构、关键单元设计参数、真空与工艺要求、控制数采、不确定度预算、验证关口与验收判据。装置任务是对该量程的氦漏孔出具带不确定度、有溯源链的计量定值，而非产线检漏。
| 文件 | 用途 |
|---|---|
| JJF 1833-2020《真空氦漏孔校准规范》 | 比较法装置基线 U=20%（k=2）；附录 C 极小量级预期区间 12%~26%（适用范围 1×10⁻¹⁰~1×10⁻⁴，本装置 10⁻¹⁶ 档低于其下限 6 个数量级，仅作预期参照） |
| JJF 1059.1 测量不确定度评定与表示 | GUM 方和根合成、有效自由度与包含因子 |
| GB/T 3163 / GB/T 6070 等真空技术术语与法兰标准 | 术语、CF 法兰接口 |
静态累积：漏孔气体在密闭容积 V 内累积，测压强斜率 k，Q=V·k（式 1-1）。比较法：以标准漏孔 Qs 为参照比对定值；绝对法：以静态膨胀标准流量直接定值。测量级：读出被测漏率的功能段；溯源级：产生并缩小标准流量的功能段。移除比 f：单次取样占累积库存的份额。整机包氦检漏：将整机（或区段）置于 1 atm 纯氦包壳中、真空法测总漏率的验收方式。
| 项目 | 取值 | 来源/依据 |
|---|---|---|
| 工质 | 纯 He（≥99.999%） | 质谱检漏惯例，m/z=4 |
| 基准温度 | 23 ℃（296.15 K，kT=4.09×10⁻²¹ J） | JJF 1833 口径 |
| 目标量程 | 10⁻¹¹~10⁻¹⁶ Pa·m³/s | 应用需求（器件微小漏率、航天、半导体） |
| 不确定度目标 | A 段 U=10.0%/10.2%、B 段 U=16.0%（k=2） | 第 9 章预算；正式指标建成后实测评定申报 |
| 本底红线 | B 段等效 He 本底 ≤10⁻¹⁷ Pa·m³/s | 0.1×最小被测漏率；按三项按件累加预算验收（§5.3） |
| 大气氦分压 | 0.531 Pa（5.24 ppm × 101 325 Pa） | 大气氦体积分数标准值；折算系数 α=5.24×10⁻⁶（式 5-2） |
累积斜率 k=Q/V。取 V=10 mL：10⁻¹³ 档 100 s 即达 10⁻⁶ Pa（QMS Faraday 杯直读区——对应离子流 I=S·I_e·p=10⁻¹² A，1 s 积分 SNR≈10³、10 Hz 逐点 ≈3×10²，信号远够）；而 10⁻¹⁶ 档需 28 h，且撞上三堵墙——
| 障碍（10⁻¹⁶ 用小体积） | 定量结果 |
|---|---|
| ① QMS 连续直供饱和 | 饱和压强 p_ss=Q·e/(S·I_e·kT)≈4×10⁻⁹ Pa（式 2-2），增益归零 |
| ② 统计样本库存不足 | 分立读数每点耗库存 ~2.5%，20 点耗半，回归统计不成立 |
| ③ 本底为绝对值指标 | ≤10⁻¹⁷ 不随 V 缩小，小室面积/容积比恶化 4.6 倍 |
结论：量级决定架构。10⁻¹¹~10⁻¹⁴ 走 10 mL 小体积直测（测量级 A）；10⁻¹⁵~10⁻¹⁶ 走 1 L 双室+取样压缩+调制可辨识+联合回归（测量级 B）；两级共用同一 SE+C₀ 溯源链。
电离消耗时间常数 τ=eV/(S·I_e·kT)（式 2-3）：V=10 mL 时 τ=392 s，单次 5 s 读数耗库存 1.27%——前提：QMS 限流小孔流导 C_s ≤1×10⁻⁹ m³/s（C_s 与电离抽速 2.55×10⁻⁸ m³/s 并联，实际 τ=V/(S_ion+C_s)；C_s=1×10⁻⁷ 时 A 段 τ 掉到 80 s、5 s 耗 6.3%，本段所有消耗数随之失效；小孔流导列入 BOM 第 1 项验收）；V=1 mL 时 τ=39 s、单点耗 12%、全程 ~78%，读数窗口内即失真。直测取样器容积固定 10 mL 档，更小容积不可施工。适用范围：本约束的前提是"秒级读数窗（5 s/点）"——B 段压缩后的 0.5 mL 微型测量室改用 0.326 s 短窗，消耗问题不复存在，不受本条约束（§5.2）；A 段直测仍严格执行 10 mL 档。
由压力、体积、温度三个基础量产生标准流量：Q_SE=V₀·dp/dt 或定容变压法 Q_SE=p·ΔV/t（式 3-1）。成熟区间覆盖 10⁻⁸~10⁻¹⁰ Pa·m³/s，不确定度 1.0%~2.0%。末级驱动压力须 ≥10× 累积背压（式 3-2），末级限流元件采用 10 μm×10 mm 长毛细管。
末级毛细管流态说明：10 μm×10 mm 毛细管流导 C=326·d³/L≈3.3×10⁻¹¹ m³/s；在 SE 高端输出 10⁻⁸ 时其上流压力约 307 Pa，λ≈4.4×10⁻⁵ m、Kn≈4.4，落在过渡流区，分子流公式在该点有数个百分点偏差（10⁻⁹ 档 Kn≈44、10⁻¹⁰ 档 Kn≈444 均在分子流区）。该毛细管在链中仅作限流元件、其流导不直接进入定值（定值由 SE 的 p/V/T 给出），影响限于驱动压力裕度核算，与 SE 整体 U≤2% 不冲突。
C₀ 为 20 mm 微通道毛细管，分子流流导 C=326·d³/L（式 3-3——系数 326=(π/12)·v̄，v̄=√(8RT/πM)=1245 m/s@293 K，与气体动理学第一性原理零偏差；温度系数通道项 0.3%/℃ 为理论值 1/(2T)=0.169%/℃ 的 1.77 倍保守取值，渗透项 3.5%/℃ 对应活化能 25.5 kJ/mol、与石英渗 He 文献值 25~30 自洽），与主路流导比分流约 10⁴。溯源链下延边界：SE 最低标准流量 10⁻¹⁰ × 分流比 10⁻⁴ = 10⁻¹⁴ 为绝对法直达的最低点；10⁻¹⁵/10⁻¹⁶ 档的绝对法交叉验证在物理上无法直接闭合（两级分流总比 10⁶ 需级间恒抽速稳压，列为探索性研究、不入施工范围）。10⁻¹⁵/10⁻¹⁶ 档以比较法为报告值，绝对法 E_n 比对仅在 10⁻¹⁴/10⁻¹⁵ 点进行。
绝对法直达区间：锚点 = 该点量值由"SE 原级实测量（p/V/T 定值）× 分流比 R"得到——"直达"是相对方法学外推而言；R 为比值量，其在使用点的取值依赖"分子流流导与压力无关"这一假设（该假设有理论支撑并由三点互证检验，但认识论上属带现场检验的外推，非零外推）。SE 成熟区间 10⁻⁸~10⁻¹⁰（U≤2%）经 C₁（~10⁻³，§4.3）覆盖 10⁻¹³~10⁻¹¹、经 C₀（~10⁻⁴）覆盖 10⁻¹⁴~10⁻¹²，直达区间 = 10⁻¹¹~10⁻¹⁴ 全段（A 段 4 个量级全部是锚点），逐档对应：
| 目标档 | 经 C₁ 需 SE 输出 | 经 C₀ 需 SE 输出 | 可达路径 | 判定 |
|---|---|---|---|---|
| 10⁻¹¹ | 1×10⁻⁸（SE 上限）✓ | 超上限 | C₁ | ✓ 锚点 |
| 10⁻¹² | 1×10⁻⁹ ✓ | 1×10⁻⁸ ✓ | C₁+C₀ 双路 | ✓ 锚点（可内部互验） |
| 10⁻¹³ | 1×10⁻¹⁰ ✓ | 1×10⁻⁹ ✓ | C₁+C₀ 双路 | ✓ 锚点（可内部互验） |
| 10⁻¹⁴ | 低于下限 | 1×10⁻¹⁰（SE 下限）✓ | C₀ | ✓ 锚点（最深点） |
| 10⁻¹⁵/10⁻¹⁶ | ✗ | ✗ | — | 需外推，比较法为报告值 |
结合 §13.1（全量程 10⁻¹¹~10⁻¹⁶ 在国家基准与 JJF 1833 覆盖之外）：10⁻¹¹ 即是越界之后仍有绝对法支撑的第一个点，10⁻¹⁴ 是最深点——整个 A 段越界且全段有锚点。锚点不确定度：u(Q_SE)=U_SE/2=1.0%，u(锚点)=√(u(Q_SE)²+u(R)²)，u(R)=0.5%/1%/2% 时 U(k=2)=2.24%/2.83%/4.47%——远优于 A 段报告值 U=10.0%/10.2%，故锚点用途为验证 + 标定：(a) 检验比较法链路系统偏差（E_n 分母 √(2.8²+10.0²)=10.4%，相对偏差 >10.4% 时 E_n>1 可检出）；(b) 直接标定 QMS 在 10⁻¹²/10⁻¹³/10⁻¹⁴ 三档的响应非线性、建立修正曲线——文献[8] 发现该区间非线性但当时无该量级独立已知流量而无法修正，本方案锚点恰好提供（这是区别于纯比较法装置的核心能力，G10 执行）。锚点不替代报告值。边界必须写实：10⁻¹⁵/10⁻¹⁶ 从 10⁻¹⁴ 锚点起仍有 2 个数量级外推、未经绝对法验证；锚点是内部自洽的最强证据，不替代外部比对（G6/G9）。分流比三点标定与常数性互证见关口 G10（§10）。
锚点成立的待证前提：① SE 下限 1×10⁻¹⁰@U≤2% 低于已发表 NMI 原级最低点（NIST 2023：4.92×10⁻¹⁰；PTB：2×10⁻⁹；NIM 定容分流：5×10⁻⁹）——属设计目标，由 G1 验收实测评定，锚点能力以 G1 实测为准；② R 标定 u=0.5%~2% 同为设计目标——R 无法在使用点（10⁻¹²~10⁻¹⁴）被 SE 直接标定（该流量恰在 SE 下限之下），须由流导比值法获得（C₀ 为 0.25 μm 通道，上游 >10³ Pa 时 Kn<1 脱离分子流，标定只能在低压微小流量端进行），其不确定度由 G10 实测评定；③ 三点检验是两条独立原级链互证（SE×R vs 10 mL 累积 V·dp/dt），非单链自证——互证通过给一致性证据，不排除两链共有系统误差（可能性低但不可逻辑排除）；④ SE 不达标降级方案：若 G1 实测 SE 仅达 5×10⁻¹⁰，则 C₀ 直达下界退至 5×10⁻¹⁴，10⁻¹⁴ 档脱出锚点区、改比较法（10⁻¹²/10⁻¹³ 锚点仍成立），§9.1 该档预算须按比较法重评。
稀释法下延选项：C₀ 上游改用 1% He/Ar 有证混合气，工作点总压从 0.227 Pa 抬到 22.7 Pa（133 Pa FS CDG 的 17%，CDG 选型难题消失），输出 Q_He=C_He·x_He·p_total 仍为 10⁻¹⁶（复算：4.401×10⁻¹⁶×0.01×22.7=9.99×10⁻¹⁷ ✓）。代价 u(x_He)≈1%~2%，B 段 U 由 16.0% 升至 16.2%。作业指导书红线（式 3-4）：分子流下各组分独立流动，分离因子 √(M_Ar/M_He)=3.16，下游 He 富集约 2.6 倍——定值必须按 Q_He=C_He×p_He(上游分压) 计算，绝不能按"下游总流量×上游浓度"反算，否则引入 3.16 倍系统误差。漏孔本体（产品侧）不用混气——客户要的是"氦漏率"，且混气不解决壁渗透（R_perm 与浓度无关，分压抵消）。
C₀ 管壁渗透修正：C₀（20 mm、输出 10⁻¹³ 时 p·L=4.54 Pa·m）的壁渗透/通道流比，按局部压力算法（全长暴露 ∫p dx=p₁L/2）为 0.227（恒定 p₁ 简化口径为 0.45）——两项皆正比于 p，被流量法标定一并吸收、不破坏压力不变性；代价是温度系数由 0.3%/℃ 抬升至 0.89%/℃（式 6-11 加权，R=0.227），±0.1 ℃ 等温对应 0.089%，已计入不确定度预算。
| 项目 | 判据 |
|---|---|
| SE 合成不确定度 | ≤2.0%（k=2），膨胀链末三级 QMS 比值传递记录存档 |
| C₀ 流导不变性（关口 G3） | 流导-压力关系在分子流区间验证，R² 与残差留档 |
| C₀ 等温 | ±0.1 ℃ 长期漂移记录 |
在测量级 A 与溯源级之间设分流标定流导 C₁（图 4-2）：上流点 10⁻¹⁰ 经 C₁（比值 ~10³）得 10⁻¹³ 点，E_n 与 SE 一致比较法/绝对法交叉验证闭合。10⁻¹³ 档静态累积用微型参考源——与被测漏孔同构、已按本链定值，用于隔离再累积的入口预置验证（不把下游器件纳入累积路径）。
| 档位 | 不确定度 | 累积时间（单次循环） | 统计要求 | 单件全流程工时 |
|---|---|---|---|---|
| 10⁻¹¹~10⁻¹³ | U=10.0% | 分钟级 | 12 点 OLS 回归 + R² | 0.5~2 h（拷贝归零 10 s + 累积 5~30 min + 回归 + 换件抽气，不含烘烤） |
| 10⁻¹⁴ | U=10.2%（u_c=5.10%，加本底扣除残差 1%——本底占比达 10%，√(24.98+1)=√25.98；若本底项取 u=3% 则 U=11.7% 超分档内控线 11%，须以 §5.3 按件累加本底预算压实） | ~17 min（1.2×10⁻¹³ Pa 起步） | 12 点 OLS | 2~3 h（累积 ~17 min + 12 点×5~15 min，含换件与回归报告） |
验收判据：累计 5 支以上参考漏孔（含 10⁻¹³/10⁻¹⁴ 档各 ≥1 支）E_n 全部 ≤0.3；日内重复性 ≤3%。
同量级比对条款：作业指导书强制 r = Q_s/Q_x ≤ 3（定标漏孔与被测同量级）——把 QMS 响应局部非线性的残余压到 ≤0.5%（文献[8]：<7.66×10⁻¹² 起非线性、最大偏差 6.8%，A 段 10⁻¹²/10⁻¹³/10⁻¹⁴ 三档均在非线性区）。跨量级（r≥10）允许但残余取 1%~2% 且须以 G10 锚点修正曲线实测。10⁻¹⁴ 档低于文献[8]测量下限（1.69×10⁻¹⁴），尤须 r≤3 + 修正曲线双保险。
测量室 A、B V=1 L，同炉配对制造（同批 316L、同道电解抛光、同批清洗烘烤），本底配对一致；A 累积、B 拷贝同步，QMS 用 A/B 轮换开关测差分斜坡——A/B 轮换抑制的是 QMS 灵敏度漂移、电子学零点漂移等仪器共模项（对应 §9.2 交叉修正 k_x）；两室各自的本底为独立随机量，相减反而放大 √2，不能靠差分抑制，须靠调制可辨识与联合回归分离（对应 §9.2 本底漂移残差 k₀）。室体与管路全金属，直径 90 mm、长 150 mm。
取样体积 V_s=10 mL，压缩比 ρ=20。首次取样目标被测量级压缩，再进入 V_c=0.5 mL 微型测量室直读——把"不可能放大"转化为"压缩一次再快读"。
压缩后读数方式：压缩后若注入 10 mL 单元，分压被稀释回接近原值，压缩白做、SNR 掉到 26，12 点回归不成立——该路径不可取。正确做法是保压缩、换读数窗；且 V_c 取 0.5 mL（较 0.1 mL 全面改善——增益—带宽与压缩余隙两项风险同步消解）：
| 量 | 取值 | 依据 |
|---|---|---|
| 压缩后体积 V_c（专用微型测量室，可接受区间 0.2~0.5 mL） | 0.5 mL | 压缩比 ρ=20 出口体积 |
| 压缩后分压（1 L@28 h 累积、Q=10⁻¹⁶） | 2.0×10⁻⁷ Pa | pV 守恒 |
| τ = eV_c/(S·I_e·kT)，S·I_e=1×10⁻⁶ A/Pa（μA 档） | 19.6 s | 式 2-3 |
| 单点读数窗（12 窗总耗 ≤20%） | 0.326 s/窗 | τ×0.2/12 |
| 单点 SNR | ≈115 ✓（G2a 门槛 ≥100） | SNR=0.0816/√V_c |
| QMS 采样率 | B 段 ≥4 Hz（3.1 Hz 需求取整，常规 QMS 即可；A 段 10 Hz 不变） | 0.326 s/窗 |
| 压缩机构余隙容忍 | ≤0.1 mL（1%，常规定制） | 0.1 mL/0.1% 超常规（常规 1~5%） |
两条纪律（不变）：① 绝不注入 10 mL 单元；② 绝不降发射电流换长 τ——τ 与 SNR 都正比于 S·I_e，降电流把 SNR 等比例赔进去。每窗电子数 4.1×10⁵ 与 V_c 无关（p∝1/V_c 与窗长 ∝V_c 抵消），小容积的收益只是把瞬时信号抬到电磁计本底之上并压缩工时——SNR 115 已远高于回归所需，无须把 V_c 压到 0.1 mL 去追 258。备选②：V_c=1 mL（τ=39.2 s、单窗 0.653 s、SNR=82）保留为退路；备选③（无压缩、10 mL 直读 SNR=26、须累积 280 h）不满足效率要求，不列入方案。
B 段本底采用三项按件累加预算表 + 整机包氦折算验收判据：
（1）大气氦真漏：焊缝/密封件按氦检额定漏率折算大气氦渗透率。折算系数（式 5-2）：α = q_大气氦/q_氦检额定 = 0.531 Pa / 1.013×10⁵ Pa = 5.24×10⁻⁶。以焊缝判据 1×10⁻¹⁰ Pa·m³/s 为例：单界面大气氦渗透 5.24×10⁻¹⁶，20 个界面合计 1.05×10⁻¹⁴；阀门按厂家指标 5×10⁻¹² 折算单阀 2.62×10⁻¹⁷，12 阀合计 3.14×10⁻¹⁶；按件累加总计 1.08×10⁻¹⁴。氦检额定漏率只是工艺通过判据，不是大气氦渗透率；原稿的 5×10⁻²⁰/5×10⁻¹⁹ 为无法验证的假设值，删除。
（1′）预算与判据的弥合：按件累加 1.08×10⁻¹⁴ 折合整机包氦口径为 2.06×10⁻⁹ Pa·m³/s，与 G4 判据 ≤1.9×10⁻¹² 差 1084 倍——按现件级指标施工，装置必然不满足 G4。氮吹扫单独不够：吹扫 53 倍（外部 He <10⁻² Pa）后仍超 21.6 倍，吹扫 500 倍（外部 He <10⁻³ Pa）后仍超 2.16 倍——且氮吹扫存在物理上限——气源 He 杂质 0.1~10 ppm 决定吹扫至多 0.5~52 倍，500 倍不可达，③采用夹套差分抽气 ≤10 Pa（降 1×10⁴ 倍）。弥合路径（须全部落地）：
| 措施 | 定量效果 | 口径 |
|---|---|---|
| ① 焊缝判据由 1×10⁻¹⁰ 提到 ≤1×10⁻¹¹（焊缝占累加值 97%，是主要矛盾） | 累加降至 2.6×10⁻¹⁰（额定） | 采购/焊接工艺条款 |
| ② 减少界面数量：B 段真空侧焊缝 ≤4 个（整体成形/减少分段） | 焊缝额定 4×10⁻¹¹+其余 6×10⁻¹¹=1.0×10⁻¹⁰；叠加后见下表——它是把裕度从 1.23 倍拉到 3.20 倍的关键，且为结构设计项，后期改不了 | 结构设计条款（必做） |
| ③ 夹套差分抽气（氮吹扫物理上不可达：商业 5N~6N 氮的 He 杂质 0.1~10 ppm 把夹套 He 分压钉在 0.01~1 Pa，降 500 倍需 He<10 ppb，气源本底无解且 He 不可被 PSA/深冷脱除）：漏孔区与外部接缝区外套密闭夹套，干泵连续抽气维持 ≤10 Pa（He 分压 5.2×10⁻⁵ Pa，相对大气降 1.0×10⁴ 倍，比原 500 倍要求富裕 20 倍）；充氮仅作粗置换辅助，不得作为达标手段 | 见下表两行 | 关口 G4a（RGA 取样实测，M3） |
①/②/③叠加后的定量结果：
| 组合 | 大气氦本底（×α/500 后） | 对红线 1×10⁻¹⁷ 裕度 | 对含 3 倍裕度判据 3.35×10⁻¹⁸ 裕度 |
|---|---|---|---|
| 仅①（焊缝 ≤10⁻¹¹）+ 夹套抽气 ≤10 Pa | 2.7×10⁻¹⁸ | 3.67 倍 | 1.23 倍（薄） |
| ①+②（焊缝 ≤4 个）+ 夹套抽气 ≤10 Pa | 1.05×10⁻¹⁸ | 9.54 倍 | 3.20 倍（可接受） |
注：上表数值按降 500 倍保守沿用——夹套抽气 ≤10 Pa 实际降 1.0×10⁴ 倍，叠加后本底更低，裕度实为更厚；保留 500 倍口径是为与前几轮判据可比。
A/B 段分界定量表：
| 段 | 本底红线 | 按件累加 1.08×10⁻¹⁴ 相对红线 | 达标条件 |
|---|---|---|---|
| A 段（10⁻¹⁴ 档） | 1×10⁻¹⁵ | 超 10.8 倍 | 夹套抽气 ≤50 Pa（He <2.6×10⁻⁴ Pa，降 2×10³ 倍）即可，常规能力 ✓ |
| B 段（10⁻¹⁶ 档） | 1×10⁻¹⁷ | 超 1079 倍 | 夹套抽气 ≤10 Pa（降 1×10⁴ 倍）+ 焊缝 ≤10⁻¹¹ + 界面 ≤4 个叠加，叠加后裕度 3.20 倍 |
这张表把"A 段放行、B 段暂缓"从定性判断变为定量判据：A 段本底需求在工程能力之内；B 段需超常规密封指标与吹扫上限叠加，①+②+③ 全部到位后裕度 3.20 倍（可接受但无余量挥霍）——M3 以 G4a 实测为准，实测不达标则 B 段继续暂缓。
（2）包壳渗透：玻璃绝禁；金属壁厚 ≥2 mm 时渗透通量可忽略；无金属壁位置全部以金属盲板/垫片封闭。
（3）内部除气：双室 400 ℃×48 h 高温烘烤 + 电解抛光；QMS 残余谱 m/z=4 分压 ≤10⁻¹⁷ Pa·m³/s 等效，且 m/z=4 除气份额 ≤4×10⁻⁶（按 NIST 同工艺总除气 10⁻¹⁵ mol/s 的 He 份额上限反推，式 5-4）。
（4）A 段本底预算：A 段 10 mL 室本底红线 = 0.1×10⁻¹⁴ = 1×10⁻¹⁵ Pa·m³/s；同一按件累加口径下需外部 He 降 ≥100 倍达标——由夹套抽气 ≤50 Pa（He <2.6×10⁻⁴ Pa，降 2×10³ 倍）实现；除气与真漏预算按 B 段同法编制、指标按红线同比放宽 100 倍。
（5）压缩机构本底条目：压缩机构（BOM 第 17 项）是 B 段新引入部件，其死体积（≤0.01 mL）、吸附、微泄漏全部计入本底预算——等效漏率与死体积须以 G2a 实测验证并纳入 B 段本底预算，实测超标则压缩机构判不合格、B 段继续暂缓。
验收路径： - 整机包氦折算判据（关口 G4）：整机 1 atm 纯 He 包壳真空法检漏，实测总漏率 ≤1.9×10⁻¹² Pa·m³/s（整机含 A+B 双室及全部界面，含 3 倍裕度后 ≤6.4×10⁻¹³）⟺ 等效大气氦渗透 ≤10⁻¹⁷；该判据须与弥合路径①②③联合执行，单独采购验收无法达到； - 夹套 He 分压实测：夹套抽气状态下 RGA 取样实测 He 分压 <1×10⁻⁴ Pa（对应夹套压力 ≤20 Pa）；A 段 <1×10⁻³ Pa（对应 ≤50 Pa）； - 密闭夹套 + 干泵连续抽气：漏孔区与外部接缝区外套密闭夹套，干泵维持 B 段 ≤10 Pa、A 段 ≤50 Pa，He 分压以 G4a 实测为准；干燥氮吹扫仅作粗置换辅助，不得作为达标手段（氮气 He 杂质 0.1~10 ppm 决定其物理上限仅 0.5~52 倍）；与 §6.2 差抽保护腔同一机构复用，不增加硬件配置。
A/B 室交替累积→取样→压缩→测量，QMS 记录调制信号，联合回归分离被测斜坡与缓变漂移本底（式 5-3）。回归给出 k、置信区间与调制谱检验。交叉验证：绝对法 E_n 比对仅在 10⁻¹⁴/10⁻¹⁵ 点进行；10⁻¹⁶ 档报告值以比较法为准——该档与 10⁻¹⁴ 锚点之间相隔 2 个数量级外推，其正确性未经绝对法验证；外部验证依赖 G9（514 所双边比对），未通过/未做比对则按 §13.1 只出研究性报告。
微通道型圆截面通道（B 段本体 0.25/0.3 μm，突破常规 0.5 μm 加工下限），出口压力低、分子流，Q=326·d³·p/L（式 6-1）。量程组合：10⁻¹¹/10⁻¹² 档双支冗余（一支工作、一支备份互校）；10⁻¹³~10⁻¹⁶ 档同样每档 ≥2 支（SPOF，单支失效即该档停摆，§13.2）。
构型选型依据：① 金属毛细管路线不可行——金属拉拔工艺内径下限约 10 μm，整条金属路线在 10⁻¹⁶ 量级受制造极限约束：d=10 μm（商用下限）、L=50 m（盘管上限）、p=0.0665 Pa（CDG 5% 量程下限）三极限齐推也只有 Q_min=4.34×10⁻¹⁶（式 6-4），达不到 10⁻¹⁶；② 石英短管路线按局部压力壁渗透算法（式 6-7）核算，难度可控；③ 达标条件为真值 R_perm ≤0.1，孔径不必压到 0.181 μm。在 Q=326·d³·p/L=10⁻¹⁶ 与 R_perm≤0.2 的约束下，d=0.25 μm 是加工友好性与量程占位的最优点。
首选方案参数表——靠短管+低压把壁渗透占比压到判据以内，不需要任何阻渗镀层，400 ℃ 烘烤热应力问题随之消失：
| 量 | 数值 | 判定 |
|---|---|---|
| 通道流导 C = 326·d³/L（d=0.25 μm、L=10.1 mm） | 5.04×10⁻¹⁶ m³/s | — |
| 输出 Q（p=0.198 Pa） | 9.98×10⁻¹⁷ Pa·m³/s | ≈1×10⁻¹⁶ ✓ |
| R_perm | 0.100（守恒算法 0.067） | ≤0.1 ✓（壁渗透与通道流同正比于 p，被流量法标定一并吸收；代价：温度系数按式 6-11 加权为 0.59%/℃，±0.1 ℃ 控温对应 0.059%，仍远小于 A 段 0.3% 温度分量，已计入预算） |
| 供气压力占位 | 0.198 Pa = 1.33 Pa FS 的 14.9% | CDG 量程好 ✓ |
| Kn（λ=69 mm） | 2.8×10⁵ | 深度分子流 ✓ |
| 储气寿命（1 L 气室 @0.198 Pa，式 6-5） | 6.2×10⁴ 年 | ✓ |
放宽档：d=0.3 μm / L=13.3 mm / p=0.151 Pa（1.33 Pa FS 的 11.3%）同样满足修正后 R_perm ≤0.1——若 0.25 μm 加工良率不足，可先上 0.3 μm 档。工艺攻关主线为 0.25 μm 级（退路 0.3 μm）。紧凑备选（0.181 μm/4.4 mm/0.227 Pa）同样达标。
外径口径：本参数表 R_perm 按式 6-2 隐含 OD/ID≈500（OD=125 μm）计，为保守取值。若实际采用项目方构型 OD 320 μm（OD/ID=1280），壁厚增加使渗透更小：R_perm = 0.087（守恒算法 0.058），温度系数 0.56%/℃。加工图必须注明实际 OD，R_perm 按实际 OD 重算入账。
备选方案：差抽保护腔 + 金属引出管（保留 0.3 μm×180 mm 原参数）：石英微通道段整体置于抽空保护腔内，外壁渗透的氦被保护腔抽走（p_guard=10⁻³ Pa 时抽速仅需 3.6×10⁻¹² m³/s）；两端金属引出管（如 ID 100 μm×10 mm，流导比石英段大 9 个数量级，流阻贡献 ~10⁻⁹ 可忽略）穿出腔壁。G5 堵头实验装置本质就是差抽腔，两者合并施工——先搭差抽腔，再用它实测首选构型样机的实际壁渗透。
降为研究项：① 阻渗镀层（Ni/Au 镀石英——热应力严格解 σ=E·Δα·ΔT/(1−ν)：400 ℃ 烘烤 1415 MPa（含 1/(1−ν)=1.45 因子，超化学镀 Ni 屈服 ~500 MPa 的 2.8 倍）、200 ℃ 仍 659 MPa，石英基底上任何烘烤制度均不可行；仅 PI 基底 + ≤200 ℃ 剩边缘窗口 339 MPa，仍脆弱）；② 金属毛细管（上述制造极限）。NIST 2023 采用不锈钢烧结元件（C≈50 nL/s）作流导，但其流导比本方案大 6 个数量级、不可照搬，仅作"全金属+全烘烤+除气 <10⁻¹⁵ mol/s"路线的可行性佐证。
壁渗透算法口径：① 壁渗透驱动压为局部压力 p(x) 而非入口压力 p₁——分子流稳态 p 沿程线性下降，出口端暴露段的积分修正因子为 L_exp/(2L)（式 6-7），按恒定 p₁ 简化算法将高估 4 倍；② 涂层轴向旁路同样按局部分界压力 p(x_b) 计（修正系数 0.797，式 6-8）；③ 寄生气体若取自被计量气流本身，存在守恒修正 ≈2/3（式 6-9；耦合迭代解与一阶解析吻合 0.02%）。按修正后算法，项目方新构型（ID 0.2 μm/OD 320 μm/PI 涂层 20 μm/L 10 mm/1 bar）入口浸 He 情形 R_eff=3.7%、全真空情形 8.9%——本体工艺难度经复算可控；但 1 bar 供气输出 2.7×10⁻¹¹（常规 10⁻¹¹ 级），做 10⁻¹⁶ 仍须低压供气（0.227~0.383 Pa）。
瞬态约束：通道流 ~1 s 即稳，但壁渗透是固体扩散——石英壁径向 0.5~4 h，涂层轴向旁路 τ=Λ₂²/D_PI=0.2~6.2 天（推荐 D=3×10⁻¹¹ m²/s 时 2.07 天）。三条规则：① G5 堵头实验 10 分钟只能判有无，定量测壁渗透须等 ≥3 天稳态；② 每次改变供气压力后重新平衡 2~3 天，测量排程计入；③ 稳态诊断：读数持续爬升=旁路仍在建立（聚合物扩散），快速平稳=以石英径向渗透为主；稳态时旁路/(主渗透+旁路) 比值应与构型计算一致（如 20 μm 涂层构型 ≈31.5%），可作"是否到稳态"校验。
且"储氦寿命 6×10⁵ 年"隐含 1 L@2 Pa 气室（V=T·Q/p≈0.95 L，式 6-5），而毛细管自身容积微乎其微——首选构型（0.25 μm×10.1 mm）管内容积仅 0.49 pL，无气室时 1.0 秒耗尽——储气室不可缺。
纯度寿命判决：储气室空气渗入 q_air=q_He_rated/2.65，t(10%)=δ·pV/q_air 与 p 成正比：
| 供气压力 | q_rated=1×10⁻¹⁰（常规密封） | q_rated=1×10⁻¹³ |
|---|---|---|
| 2 Pa（A 段工作点） | 0.17 年（61 天），不可行 | 170 年 |
| 0.198 Pa（B 段首选） | 0.0166 年（6 天） | 16.6 年 |
结论：① 动态恒压供气在 B 段不是"首选"，而是唯一可行方案——常规密封（q_rated~1×10⁻¹⁰ 量级，12 阀厂家指标 5×10⁻¹² 属此量级附近）下静态储气仅 6 天；② 静态退路在 B 段从"170 年"缩到 16.6 年，仍可行，但必须年度复校（与下条"年度复校"恰好匹配）。
首选（B 段唯一可行）：动态恒压供气（15 MPa→0.198 Pa 降压比 7.6×10⁷，商业精密压力控制器最低控制压力 ~100 Pa 量级，单级不可达）——高压氦瓶（40 L、15 MPa）→ 一级减压 + ~1 kPa 中间稳压腔 → 微流量针阀/压电阀（高压侧补给流量仅 2.5 pL/s 量级）→ 精密压力控制器→ 稳压腔工作压力双档（"档"指工作压力档位而非 CDG 满量程）：B 段本体 0.198 Pa（1 L，配套 CDG 1.33 Pa FS，占 14.9%）、A 段本体 2 Pa（1 L，配套 CDG 13.3 Pa FS，占 15.0%）；原单一 2 Pa 稳压腔下 0.198 Pa 仅占 10% 量程，精度与稳定性不够 → 高流阻旁路连续抽气（F≈1000×q_air≈3.8×10⁻⁸ Pa·m³/s，由纯度要求决定、两档相同；旁路抽速 S=F/p 按档选取：A 段 2 Pa → 1.9×10⁻⁸ m³/s，B 段 0.198 Pa → 1.9×10⁻⁷ m³/s（0.19 L/s），大 10.1 倍——两档不可共用同一限流流阻，各经独立高流阻小孔接前级）。连续气流冲刷使渗入空气被即时带走，纯度不受密封漏率限制；年耗氦约 1.9 mg，经济性可忽略。静态退路：若采购不到合适压力控制器，则静态储气 + 密封件 ≤1×10⁻¹³ Pa·m³/s + 年度复校（A 段 t(10%)≈170 年、B 段 ≈16.6 年）。
见 §6.2：G5 堵头与差抽保护腔合并施工，堵头动作在保护腔内完成，避免大气氦直接冲击通道。
C₀ 恒温 ±0.1 ℃（渗透温度系数按修正口径 0.89%/℃→0.089%，式 6-11；漏孔本体首选构型温度系数 0.59%/℃→0.059%）；漏孔区 23±0.5 ℃；测量室温度梯度 ≤0.2 ℃。
主泵：分子泵（≥200 L/s）+ 干式前级；极限真空 ≤10⁻⁷ Pa；测量室极限压强 ≤10⁻⁸ Pa（红线）。
双室 400 ℃×48 h（1 L 真空室，全金属构型）；漏孔本体（含 PI 涂层的供气侧元件）单独定为 ≤250 ℃——PI 长期耐温 250~300 ℃，两者不共用同一规程；内壁电解抛光 Ra≤0.4 μm；清洗流程：碱洗→酸洗→超纯水→无水乙醇→烘干。烘烤系统 BOM：加热带、温控器、K 型热电偶（§11.1）。
垫片口径：关于"无氧铜 200~300 ℃ 再结晶、400 ℃ 反复烘烤退火软化"的质疑，结论：CF 刀口密封靠垫圈塑性变形实现，无氧铜垫圈 400~450 ℃ 反复烘烤是 UHV 行业惯例（NIST 同类装置即如此），且垫圈本就一次性使用、拆卸必换——退火软化威胁的是铝垫圈/弹性密封，不适用于 CF 铜垫圈。维持 400 ℃×48 h；同时采纳其合理内核：① BOM 注明垫圈材质（无氧铜 CF，一次性）；② 300 ℃×72 h 列为降风险选项（除气 ∝exp(−E/RT)，延时可部分补偿降温），工艺验证阶段对比两档除气数据后定稿。
时序自动执行（拷贝归零/累积/取样/压缩/回归）、实时显示 p-t 曲线与回归直线、自动生成报告（含 k、R²、不确定度、E_n）、原始数据存档（CSV + 审计日志）。
| 分量 | 类型 | 标准不确定度 | 依据 |
|---|---|---|---|
| 标准流量 Q_s（SE+C₀） | B | 2.5% | SE≤2% + C₀ 标定链 |
| 累积斜率回归 | A | 3.0% | 单次循环内 12 点 OLS 残差 |
| 体积测量 V | B | 0.8% | 三维测量+称重法 |
| 温度修正 δT/T | B | 0.3% | ±0.1 ℃ 恒温下的综合估计（含梯度与测量不确定度，非 0.3%/℃×0.05 ℃ 连乘） |
| 重复性 | A | 3.0% | 循环间散布，含换件、重装、抽气历史差异（日内 8 次循环）——与回归项的边界在此划清：回归=单次内残差，重复性=循环间含重装，二者物理独立，不合并（若合并 u_c=4.00%、U=8.0%，本方案从严不取） |
| 本底扣除残差 | B | 1.0%（仅 10⁻¹⁴ 档） | 本底占比 10% 时的扣除不确定度 |
| QMS 响应非线性 | B | 0.5%（同量级比对 r=Q_s/Q_x≤3）；跨量级 r≥10 取 1%~2% 且须实测 | 冯天佑等文献[8]：静态累积法 <7.66×10⁻¹² Pa·m³/s 起标准流量与离子流上升率呈明显非线性（最大偏差 6.8%），测量下限 1.69×10⁻¹⁴——A 段 10⁻¹²/10⁻¹³/10⁻¹⁴ 三档均在该非线性区（10⁻¹⁴ 档甚至低于其测量下限）。回归项只覆盖单次循环内随机残差，不能吸收跨量级响应非线性（系统偏差），故显式列项；残余经 G10 锚点三点实测修正曲线压实 |
合成：10⁻¹¹~10⁻¹³ 档 u_c=√(2.5²+3²+0.8²+0.3²+3²+0.5²)=√25.23=5.02%，U=10.0%（k=2，10.05% 按位取舍）；10⁻¹⁴ 档 u_c=√26.23=5.12%，U=10.2%（k=2，10.24%）。k 因子声明：k=2 为 JJF 1059.1 允许的约定值；按 Welch-Satterthwaite 严格解——ν_eff=u_c⁴/Σ(u_i⁴/ν_i)（A 类：回归 ν=10、重复性 ν=7；B 类 ν 取 50~∞）≈32，k(95%, ν=32)=2.04，严格解 U=10.2%（10⁻¹⁴ 档 ν_eff≈34、U=10.4%，仍低于 11% 分档线）——约定值与严格解差异 ≤0.2 个百分点，出证时按 JJF 1059.1 声明"k=2 约定"并附本注。内控线（分档）：10⁻¹¹~10⁻¹³ 档 U≤10%，10⁻¹⁴ 档 U≤11%（10.2% 仍优于 JJF 1833 比较法基线 U=20% 近 2 倍；若本底项恶化到 u=3% 则 U=11.7% 超分档线，须以 §5.3 按件累加预算+夹套抽气 ≤50 Pa 压实本底）。
| 分量 | 类型 | 标准不确定度 | 硬件映射 |
|---|---|---|---|
| 标准流量 Q_s（比较法参考源） | B | 2.5% | SE+C₀ 链 |
| 衰减修正 | B | 1.0% | 取样压缩比 ρ=20 标定 |
| 本底漂移残差 k₀（主导项） | B | 6.0% | 双室配对一致性 + 调制回归残差；压此项靠 §5.3 双闸门 |
| 交叉修正 k_x | B | 2.0% | A/B 轮换差分 |
| 拷贝修正 k_s | B | 1.5% | 拷贝归零残留 |
| 流导修正 F_l | B | 2.0% | C₀ 温度系数 |
| 灵敏度漂移 | B | 1.0% | QMS 日内漂移 |
| 取样体积 δ_samp | B | 0.3% | 10 mL 取样器称重标定 |
| 温度 F_T | B | 0.3% | 同 A 段 |
| 重复性 | A | 3.0% | 日内 5 次 |
| 读数 SNR 统计 | A | 0.3% | 0.5 mL 微型室单窗 0.326 s、SNR≈115 → 单点 ~0.9%，12 点回归后 ~0.25%，取 0.3% |
| 混合气浓度 u(x_He) | B | 1.5% | 1% He/Ar 有证混合气典型水平 |
合成：u_c=√(6.25+1+36+4+2.25+4+1+0.09+0.09+9+0.09)=√63.77≈7.99%，ν_eff≈315（Welch-Satterthwaite，k₀ 主导），k=2 对应 U=16.0%。启用稀释法时：u_c=√(63.68+1.5²)=√65.93=8.12%，U=16.2%。落在 JJF 1833 附录 C 预期区间（12%~26%）内。
| 关口 | 内容 | 判据 | 阶段 |
|---|---|---|---|
| G1 | 烘烤后本底 | QMS 残余谱 m/z=4 等效 ≤10⁻¹⁷ Pa·m³/s，且 m/z=4 除气份额 ≤4×10⁻⁶ | M1 真空达成后 |
| G2 | 配对本底一致性 | s ≤30%（同炉配对双室残余本底标准偏差） | M2 双室联调 |
| G2a | 压缩—读数链路验证 | 用 10⁻¹³ 档已知样品（1 L 累积 100 s 即达同分压 2×10⁻⁷ Pa，无需新增硬件）走一遍"取样→压缩 ρ=20→0.5 mL 微型室 0.326 s 短窗直读"全流程，SNR 门槛 ≥100（预期 ≈115）与 12 窗总耗 ≤20%；同时实测压缩机构等效漏率与死体积（纳入 §5.3(5) 预算） | B 段阶段起点（A 段验收后另计） |
| G3 | C₀ 流导不变性 | 分子流区间流导-压力线性验证，R²≥0.999，残差留档 | M2 |
| G4 | 整机包氦折算 | 1 atm 纯 He 包壳真空法总漏率 ≤1.9×10⁻¹²（含裕度 ≤6.4×10⁻¹³）⟺ 大气氦渗透 ≤10⁻¹⁷；须与 §5.3 弥合路径（焊缝 ≤10⁻¹¹、界面 ≤4 个、夹套抽气 ≤10 Pa）联合执行 | M3 整机联调 |
| G4a | 夹套 He 分压实测 | 夹套抽气状态下 RGA 取样实测：B 段 He 分压 <1×10⁻⁴ Pa（夹套 ≤20 Pa）、A 段 <1×10⁻³ Pa（夹套 ≤50 Pa）；氮吹扫不作判据（气源 He 杂质决定其物理上限仅 52 倍） | M3 整机联调 |
| G5 | 堵头/差抽保护腔动作 | 差抽腔内氦分压 <10⁻² Pa，堵头动作 100 次无卡涩；定量测壁渗透须稳态后进行，10 分钟快测仅判有无 | M3 |
| G6 | E_n 交叉验证 | 10⁻¹⁴/10⁻¹⁵ 点比较法 vs 绝对法 E_n≤0.3（严于 ISO 13528 判据 1 三倍；按锚点 U=2.8%~4.5% 核算，实际检出阈 ~3%，15% 系统偏差必检出） | M4 验收 |
| G7 | 期间核查（越晚补越贵，与 A 段同步启动） | 10⁻¹³ 档参考漏孔每月核查，控制图存档；含堵塞判据 Q 突降 >20%（§13.2） | M2 起持续 |
| G8 | 稳定性考核 | 连续 6 个月核查数据绘控制图，数据不足不得申报计量标准考核 | A 段验收前完成 |
| G9 | 514 所双边一致性核查 | 10⁻¹⁵/10⁻¹⁶ 量级与 514 所标准气体流量计（5×10⁻¹⁶）双边比对，判据 ** | Δ |
| G10 | 分流比三点标定 + QMS 响应标定 | SE 在 1×10⁻⁸/1×10⁻⁹/1×10⁻¹⁰ 三点原级输出，产生 10⁻¹²/10⁻¹³/10⁻¹⁴ 三档已知流量：(a) 分别实测 C₀（及 C₁）分流比 R，分子流下三点 R 应相同，判据 ** | R_max−R_min |
| 序号 | 设备 | 规格要点 | 数量 |
|---|---|---|---|
| 1 | 四极质谱计 QMS | 分流式，Faraday 杯，最小可检分压 ≤10⁻¹⁴ Pa；限流小孔流导 ≤1×10⁻⁹ m³/s（≪电离抽速 2.55×10⁻⁸ m³/s），随 QMS 一并验收（C_s 与电离抽速并联，1×10⁻⁷ 时 A 段 τ 从 392 s 掉到 80 s）；B 段采样率 ≥4 Hz 常规可达 | 2（A/B 段各一） |
| 2 | 分子泵 | ≥200 L/s，极限 ≤10⁻⁷ Pa | 2 |
| 3 | 干式前级泵 | 无油，极限 ≤1 Pa | 2 |
| 4 | 电容薄膜规 CDG | 三档配置：1.33 Pa FS（B 段本体供气 0.198 Pa，占 14.9%）、13.3 Pa FS（A 段 2 Pa，占 15.0%）、133 Pa FS（稀释法 C₀ 22.7 Pa，占 17.1%；纯 He C₀ 227 Pa 用 1333 Pa FS）；精度口径 % of reading 写入采购合同 | 各 1~2 |
| 5 | 真空计（测量区） | 全金属/陶瓷封装、无玻璃泡（BA 规金属壳） | 4 |
| 6 | 测量室 A/B | 1 L，316L 电解抛光 Ra≤0.4，同炉配对 | 2 |
| 7 | 直测取样器 | 10 mL，称重标定 | 1 |
| 8 | 静态膨胀 SE | 10⁻⁸~10⁻¹⁰ 区间，U≤2% | 1 |
| 9 | 分流毛细管 C₀ | 20 mm 微通道，比值 10⁴ | 1 |
| 10 | 漏孔本体（首选构型） | 石英短管 d=0.25 μm / L=10.1 mm，p=0.198 Pa，无需镀层（放宽档 0.3 μm/13.3 mm/0.151 Pa；备选=差抽保护腔+0.3 μm×180 mm 石英段；镀层与金属毛细管降研究项）。R_perm/温度系数按实际 OD 双口径入账：OD/ID≈500 保守取值 0.100 / 0.59%/℃；OD 320 μm 实测构型 0.087 / 0.56%/℃——加工图必须注明实际 OD | 按档配置 |
| 11 | 供气与储气单元 | 氦瓶 40 L/15 MPa + 一级减压 + ~1 kPa 中间稳压腔 + 微流量针阀/压电阀（单级减压 7.6×10⁷ 倍不可达） + 精密压力控制器+ 稳压腔双工作压力：0.198 Pa 1 L（B 段，配套 CDG 1.33 Pa FS 占 14.9%）+ 2 Pa 1 L（A 段，配套 CDG 13.3 Pa FS 占 15.0%） + 高流阻旁路（F≈3.8×10⁻⁸，两档相同）；静态退路密封件 ≤1×10⁻¹³（B 段仅 16.6 年，须年度复校） | 1 套 |
| 12 | 烘烤系统 | 加热带 400 ℃、温控器、K 型热电偶，48 h 程序 | 1 套 |
| 13 | 密闭夹套 + 夹套干泵 | 漏孔区与接缝区密闭夹套 + 干泵连续抽气（B 段 ≤10 Pa、A 段 ≤50 Pa）；干燥氮置换装置仅作粗置换辅助，不作达标手段 | 1 套 |
| 14 | 阀门 | CF 全金属，厂家指标 ≤5×10⁻¹² Pa·m³/s，逐台氦检 | 12 |
| 15 | 恒温系统 | C₀ ±0.1 ℃、漏孔区 ±0.5 ℃ | 1 套 |
| 16 | B 段微型测量室（B 段核心工序硬件，随 B 段暂缓采购但需提前排产） | 0.5 mL（可接受区间 0.2~0.5 mL，压缩比 ρ=20 出口体积），全金属 316L、可 400 ℃ 烘烤、电解抛光 Ra≤0.4、配 QMS 接口；容积称重法标定到 ≤0.3% | 1（B 段，暂缓） |
| 17 | B 段压缩机构 | 无油金属波纹管/活塞式，压缩比 ≥20；余隙 ≤0.1 mL（1% 行程，常规定制可达——0.01 mL/0.1% 超出常规 1~5% 余隙能力，已放宽）、全金属、无聚合物密封；动作次数纳入 G2a/G5 循环考核；其等效漏率与死体积以 G2a 实测验证并纳入 B 段本底预算（§5.3） | 1（B 段，暂缓） |
| 18 | 防堵过滤与洁净装件 | 供气侧 0.1 μm 气体过滤器 + 被测件接口过滤器 + ≥ISO 7 洁净台 + 通道口正压氦保护装置 | 各 1~2 |
| 19 | 设施改造 | ±0.1 ℃ 恒温间/恒温箱（C₀）、减振台、电磁屏蔽 + 单点接地、洁净区改造 | 1 项 |
| 20 | 备件与耗材 | QMS 灯丝备件 1 套、分子泵维保合同（轴承 3~5 年）、CF 无氧铜垫圈（一次性耗材）、供气压力控制器第 2 台（1+1 并联自动切换，必做） | 按清单 |
里程碑按段分列（"12 个月建成含 B 段的 10⁻¹⁶ 装置"过于激进，国际同类装置通常 3~5 年；B 段依赖焊缝 ≤10⁻¹¹、界面 ≤4 个、夹套抽气、压缩机构等定制工艺，均需迭代）：
[1] JJF 1833-2020. 真空氦漏孔校准规范. [2] JJF 1059.1. 测量不确定度评定与表示. [3] GB/T 3163. 真空技术 术语. [4] Eckel S, Barker D S, Fedchak J, Newsome E, Scherschligt J, Vest R. A primary standard for ultralow leak rates. Metrologia, 2023. DOI: 10.1088/1681-7575/ac7927（PMID 36733422）. [5] 主报告：he-leak-1e-16-proposal.md. [6] CCM.P-K12 国际关键比对（气体小漏率/真空漏孔），Metrologia 50, 07001（对标依据）. [7] 卢耀文、李得天、齐京、查良镇 等：《一种下限为 5×10⁻¹⁶ Pa·m³/s 的高精度超灵敏度检漏装置》，《真空科学与技术学报》2019，DOI 10.13922/j.cnki.cjovst.2019.01.01；《超灵敏度真空检漏技术进展》，同刊 2021，DOI 10.13922/j.cnki.cjvst.202108018（514 所标准气体流量计部分）；王汐月、卢耀文、齐京 等：《超灵敏度检漏仪校准技术进展》，同刊 2023, 43(5)（514 所对标与 G9 比对依据）. [8] 冯天佑、成永军、陈联、赵澜、孙冬花、张瑞年：《基于静态累积法的极小气体流量测量研究》，《宇航计测技术》2021, 41(1): 43-47，DOI 10.12060/j.issn.1000-7202.2021.01.08（静态累积法 <7.66×10⁻¹² Pa·m³/s 非线性警示与 G10 QMS 响应标定依据）.
国内外能力对标（外部依据。2462 Pa·m³/mol@23 ℃ 换算复算一致）。严格区分【源端】（提供已知流量的参考标准，可用于定值溯源）与【接收端】（最小可检漏率，探测能力，不可用于定值溯源，两类能力参数不可互相推断）：
源端（能提供已知流量的参考标准）：
| 机构/装置 | 方法 | 漏率下限（Pa·m³/s） | 计量层级 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| CCM.P-K12 传递标准 L1 | 渗氦型传递漏孔 | 9.85×10⁻⁸ | 传递标准 | 11 个 NMI 参加 |
| CCM.P-K12 最低点 L2 | 同上 | 1.97×10⁻¹⁰ | 传递标准 | 仅 6 个 NMI 有能力 |
| NIST 2023 原级标准（文献[4]） | 恒压式流量计 | 4.92×10⁻¹⁰ | 原级 | 2×10⁻¹³ mol/s |
| NIST 恒压式二代 / PTB 恒压式 | 恒压式 | 2×10⁻⁸ / 2×10⁻⁹ | 原级 | — |
| NIM 定容+分流（分流比 5×10⁻³） | 定容分流 | 5×10⁻⁹（U=9%） | 原级+分流 | 国家基准 |
| LIP（510 所）/514 所 正压漏孔校准装置（2018） | 气体取样+累积 | 1×10⁻¹⁰ | 参考标准 | "给漏孔定值"口径 |
| JJF 1833-2020 适用范围下限 | — | 1×10⁻¹⁰ | 规范 | §1.2 已注明，本表为汇总 |
| 514 所 标准气体流量计（2021/2023，文献[7]） | 固定流导法+混合气稀释 | 5×10⁻¹⁶ | 次级（固定流导法：10⁻¹⁶ 段流导从 ~10⁻⁸ 标定点外推 7.3 个数量级，溯源链非原级直达） | C≈1×10⁻¹⁰ m³/s × p_He 低至 1×10⁻⁶ Pa，自洽；检漏结果 u_c ≤15% |
| 本方案目标下限 C₀ | 微通道小流导+可测压 | 1×10⁻¹⁶ | 原级 SE+分流（SE 静态膨胀由 p/V/T 定值；R 标定 u 为待证设计目标，§3.2 待证前提） | C=4.4×10⁻¹⁶ m³/s × 0.227 Pa |
接收端（最小可检漏率，非参考标准，仅供对照）：INFICON Pernicka 700H 4×10⁻¹⁵；清华大学超灵敏度检漏仪 1×10⁻¹⁵；514 所+清华超灵敏度检漏装置（2019）5×10⁻¹⁶。检漏仪能测到 1×10⁻¹⁶，恰恰说明该量级缺的是"可定值的漏孔实物标准"而不是探测能力——本方案走的正是对探测端不作文章、专攻源端的路线。
对外对标表述（限定口径）：分两层：① 对国际 NMI 公开体系（CCM.P-K12 L2=1.97×10⁻¹⁰、NIST=4.92×10⁻¹⁰、PTB=2×10⁻⁹），本方案 1×10⁻¹⁶ 低 5~6 个数量级 ✓；② 对国内 514 所（5×10⁻¹⁶ 源端参考），本方案仅低 5 倍——不得宣称"国内领先 6 个数量级"。
类别差异即定位：514 所的是气体流量计装置（固定实验室原级参考，不可作为传递量具分发）；本方案造的是可传递的实物标准漏孔——两者不是竞品，是互补。514 所原文给出的研制理由正是本项目的最强旁证："取代偏差较大的传统标准漏孔"——"采用标准漏孔的方法是使用当前下限仅为 1×10⁻¹¹ Pa·m³/s 的漏孔作为参考标准……在小于 1×10⁻¹⁴ Pa·m³/s 范围的检漏结果偏差可达一个数量级"（文献[7]）。即 1×10⁻¹¹ 以下的标准漏孔实物量具是公认空白，权威计量机构不得不造流量计来取代它——本项目补的正是这个被公开承认的缺口。
技术路线对称性：514 所/NIST 走"大流导（~1×10⁻¹⁰ m³/s）+ 混合气稀释极低分压（~5×10⁻⁶ Pa）"；本方案走"亚微米微通道小流导（4.4×10⁻¹⁶ m³/s）+ 可测压力（0.227 Pa）"。流导差 2.3×10⁵ 倍 × 分压差 2.2×10⁻⁵ 倍 ≈ 1，同一流量两种独立实现——并佐证 §4.4④ 混合气稀释法（514 所正是靠配置混合气使 1×10⁻⁶ Pa 的 He 分压可测可稳）。
不确定度口径警示：514 所给出的是"检漏结果 u_c ≤15%（k=2，U≤30%）"，本方案 B 段是"漏孔定值 u_c=7.98%→U=16.0%"——被测量不同（检漏仪 vs 漏孔），只能说量级相当，不可宣称"优于 514 所"。
关键外部事实：本装置整个量程（10⁻¹¹~10⁻¹⁶）都在国家基准（1×10⁻¹⁰）与 JJF 1833 覆盖范围之外。这是规范覆盖问题（不再是"无人能做"——514 所源端已达 5×10⁻¹⁶），合规路径必须按下表设计。
分段合规路径：SE 是原级标准（p/V/T 基本量），原级标准无需上级标准、可直接声称溯源 SI——路径合法；但 CNAS-CL01/CIPM MRA 要求原级标准经比对证明等效性，10⁻¹⁶ 量级无国际比对（CCM.P-K12 最低 1.97×10⁻¹⁰），但国内有 514 所 5×10⁻¹⁶ 标准气体流量计可作双边比对对象（量级重叠 5 倍，同属气体微流量溯源体系）。据此：
| 量级 | 可溯源/可验证方式 | 可出具文书 |
|---|---|---|
| 10⁻⁸~10⁻¹⁰ | 与 NIM/LIP 基准重叠，双边比对直接验证 | CNAS 校准证书（路径清晰） |
| 10⁻¹¹~10⁻¹⁴ | 在 10⁻¹⁰ 点比对验证 SE，向下靠分流/稀释方法学外推并如实声明 | 校准证书（证书须注明外推区间与不确定度来源） |
| 10⁻¹⁵~10⁻¹⁶ | 无国际比对；可申请与 514 所流量计双边比对（G9），但 514 所装置为固定流导法次级标准（流导外推 7.3 个数量级，自身溯源链非原级直达），只能作一致性核查，不构成溯源验证 | 只出研究性/探索性测量报告；G9 一致性核查结果作为支撑材料附于报告。若日后出现原级/国际比对途径再评估升级 |
定位声明：本装置 A 段为工作标准（对外校准服务），B 段为科研装置；授权签字人与人员授权按 CNAS-CL01 另行任命；证书不确定度按档给出实测评定值（不以 U=10.0% 设计指标直接出证）。
微通道防堵（FMEA 头号项）：通道 ID 0.25 μm，一颗 >0.25 μm 颗粒即完全堵死；Q∝d³，有效内径减半 Q 降到 12.5%；大气尘埃典型 0.5~10 μm，装件暴露即风险。强制条款： 1. 供气侧 0.1 μm 级气体过滤器； 2. 被测件接口同样过滤 + 装件前吹扫（客户漏孔可能带颗粒）； 3. 装/拆件在 ≥ISO 7 洁净台内进行，通道口非操作时保持正压氦保护； 4. 堵塞判据：Q 突降 >20% 即判堵塞，纳入 G2a 与日常核查（G7）。
FMEA 定量化（IEC 60812，RPN=S×O×D）：微通道堵塞 RPN=315（首要，防堵四条款落地后 O 由 5→3 降为 189，仍为首位）、B 段本底漂移超红线 RPN=210（对应 G4a 夹套实测）、定标漏孔温漂 96、分流比漂移 84、供气控制器失效 72、恒温失控 72、QMS 灯丝 40——两项 RPN≥200 均有对应关口，无失控项。
单点故障（SPOF）处置：① 供气压力控制器 1+1 并联自动切换（B 段唯一可行方案，失效即停摆，必做）；② 漏孔本体 10⁻¹³~10⁻¹⁶ 每档 ≥2 支（1 工作 1 备份，原仅 10⁻¹¹/10⁻¹² 双支）；③ QMS 灯丝备件 1 套（寿命 1~2 年）、分子泵备件或维保合同（轴承 3~5 年）；④ 恒温系统报警 + 全程记录，失控时段该批数据判无效。
JJF 1033 计量标准考核要求：G7 期间核查与 G8 稳定性考核（连续 6 个月核查数据绘控制图）——见 §10。稳定性数据只能靠时间积累，建成后再补要等半年以上，故与 A 段放行同步启动，不等 B 段。能力验证/实验室间比对计划：A 段 10⁻¹¹~10⁻¹⁴ 档每年 ≥1 次与 NIM/LIP 比对；B 段因绝对法不闭合，只能以比对待机——比对对象已明确：514 所标准气体流量计。
| 项 | 要求 | 现状缺口 |
|---|---|---|
| C₀ 恒温 ±0.1 ℃ | 普通/精密空调均不满足 | 独立恒温箱或恒温间（±0.1 ℃），或油槽恒温 |
| 洁净度 | 微通道防堵必需 | ≥ISO 7 洁净台（§13.2） |
| 振动 | 分子泵振动隔离 | 减振台/独立泵组地基 |
| 电磁/接地 | 小信号测量 | 屏蔽 + 单点接地设计 |
| 大气氦背景 | α 取 5.24×10⁻⁶ 恒定，室内氦累积会抬高本底 | 通风 + 氦背景定点监测 |
设施改造（恒温间 + 洁净/减振/屏蔽）与 BOM 同步列入实施计划。
§8 软件功能之外补：审计追踪、权限分级、原始数据不可篡改（只读归档 + 哈希校验）、算法验证（回归与不确定度算法用已知算例/第三方验证后冻结版本）；CSV + 审计日志长期保存（≥6 年）。
安全规程：15 MPa 氦瓶（固定、防倒、减压阀定期校验）、400/300 ℃ 烘烤（防烫、超温联锁断电）、真空系统承压部件（烘烤升温时压力联锁）、氦/氮惰性气体窒息（密闭间氧浓度监测 + 通风）。耗材清单：氦瓶（年耗 ~1.9 mg 氦气，瓶耗按补给周期）、CF 无氧铜垫圈（一次性，拆卸必换）、QMS 灯丝（1~2 年）、分子泵轴承（3~5 年）。复校周期：B 段静态退路年度复校（已有）；A 段标准漏孔复校周期 1 年（随 G7 月度核查数据调整）。
| 式号 | 公式 | 用途 |
|---|---|---|
| 式 1-1 | Q = V·k | 静态累积定义 |
| 式 2-2 | p_ss = Q·e/(S·I_e·kT) | QMS 饱和压强 |
| 式 2-3 | τ = eV/(S·I_e·kT) | 电离消耗时间常数 |
| 式 3-1 | Q_SE = V₀·dp/dt | 静态膨胀标准流量 |
| 式 3-2 | p_drive ≥ 10×p_back | 末级驱动压力裕度 |
| 式 3-3 | C = 326·d³/L（20 ℃ He 分子流） | 毛细管流导 |
| 式 3-4 | Q_He = C_He·x_He·p_total；分离因子 √(M_Ar/M_He)=3.16 | 稀释法定值口径（禁止下游反算） |
| 式 4-2 | Q_corr = Q·(1+δT/T) | 温度修正 |
| 式 5-2 | α = q_大气氦/q_氦检额定 = 0.531/1.013×10⁵ = 5.24×10⁻⁶ | 大气氦真漏折算系数 |
| 式 5-3 | p(t)=k₀+k·t+Σ调制项 | 联合回归模型 |
| 式 5-4 | f_He = q_He/q_total ≤ 4×10⁻⁶ | m/z=4 除气份额上限（NIST 反推） |
| 式 6-1 | Q = 326·d³·p/L | 微通道漏孔流量 |
| 式 6-2 | R_perm = 3.06×10⁻¹⁷·L²/d³（隐含 OD/ID≈500、ln(OD/ID)=6.215；备选构型渗透比） | 玻璃+镀层渗透比 |
| 式 6-3 | σ ≈ E_Ni·(α_Ni−α_glass)·ΔT = E_Ni×12.85×10⁻⁶×380 ≈ 0.98~1.4 GPa | 镀层热应力（镀层降研究项的依据） |
| 式 6-4 | Q_min = 326·d³·p/L = 4.34×10⁻¹⁶（d=10 μm 商用下限、L=50 m、p=0.0665 Pa 三极限） | 金属毛细管制造极限（金属路线降研究项的依据） |
| 式 6-5 | V = T·Q/p ≈ 0.95 L（T=6×10⁵ 年、Q=10⁻¹⁶、p=2 Pa） | 储气室容积反推 |
| 式 6-6 | t(δ) = δ·pV/q_air，q_air=q_rated/2.65 | 供气纯度寿命 |
| 式 6-7 | Q_perm = g·∫p(x)dx；出口端暴露段 ∫p dx = p₁·L_exp²/(2L)，修正因子 L_exp/(2L) | 壁渗透局部压力修正（恒定 p₁ 简化算法高估 4 倍） |
| 式 6-8 | Q_by = g·Λ₂·p(x_b)·tanh(L_cov/Λ₂)，Λ₂=√(P_PI·A_c/g) | 涂层轴向旁路（局部压力+半无限修正） |
| 式 6-9 | 真实超出额 = ∫w(x)(1−x/L)dx ≈ (2/3)·Q_perm(朴素) | 守恒修正（寄生取自被计量气流时） |
| 式 6-10 | τ_by = Λ₂²/D_PI ≈ 0.2~6.2 d（D=3×10⁻¹¹ 时 2.07 d） | 旁路瞬态平衡时间 |
| 式 6-11 | T_coef = (0.3 + 3.5·R_perm)/(1 + R_perm)（通道项 0.3%/℃、渗透项 3.5%/℃ 加权；R=0.100→0.59%/℃、R=0.227→0.89%/℃） | 壁渗透/通道流混合温度系数 |
QMS 量程注：QMS 1 mA 档用于拷贝归零与粗测段，可将电离时间常数 τ 降至约 0.2 s，避免大信号失真；精确回归仍用 μA 档。
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