KF密封圈与VCR金属密封对大气背景He漏率实测对比分析，以及对极小He漏率测试(E-11到E-13pa.m3/sec)的影响-标准漏孔-上海睿米

一三个实验，一张速览表

三组对照用的是同一套装置、同一个流程，只换被测的密封件：把工装本身当成"漏孔"，先看本底，再接入检漏仪，看读数怎么走。

	① KF25 抽 30 min	② VCR 金属密封	③ 全新 KF25 抽 17~18 h
接入前本底	≈1.5×10⁻¹¹	≈1.3×10⁻¹¹（波动）	1.0×10⁻¹¹
接入后读数	快速爬升至 2.5×10⁻¹¹	1.1~1.3×10⁻¹¹ 随机波动，无趋势	稳定爬升至 1.8×10⁻¹¹
净贡献（做差）	≈1×10⁻¹¹，且仍在涨	≈0，可忽略	0.8×10⁻¹¹ @ 8 min
判定依据	切回分子泵旁路后立即回落——确证来自密封圈	正常仪器噪声	单调爬升，速率与预估吻合

单位口径：本组读数均为 mbar·l/s；换算 1 mbar·l/s = 0.1 Pa·m³/s。设备：LINXON L 218 氦质谱检漏仪 + VCR 三通 + 分子泵旁路 + KF25 底座。

q_{净} = q_{接入后} - q_{接入前}

三组都只做一件事：把密封圈自己的贡献从读数里"减"出来

1×10⁻¹¹ mbar·l/s 是个什么概念

换算成 Pa·m³/s 口径，它就是 1×10⁻¹² Pa·m³/s——照这个速度，漏完 1 毫升氦气大约要 三千多年。

听起来小到不必在意。但把它放到被测漏孔的刻度上：占 10⁻¹¹ 量级漏孔信号的 3.3%，占 10⁻¹² 量级信号的 61%，而在 10⁻¹³ 量级，它是信号的 333%——比被测漏孔本身还大三倍。

这就是"密封圈本身就是一只漏孔"的意思：够不够小，取决于你要测什么。

二实验①　KF25 只抽 30 分钟：干扰立刻显现

流程：漏孔 → VCR 三通 → 分子泵旁路 → KF25 密封圈底座接检漏仪。接检漏仪之前，分子泵一直对 KF25 腔体抽空；随后关掉分子泵通路、打开检漏仪阀门，观察本底变化。

本底从约 1.5×10⁻¹¹ 快速爬升，几分钟内到 2.5×10⁻¹¹——画面 252 秒处屏显正是这个数，口播说"上升是很快的"。

KF25 密封圈接入后读数快速爬升 — 图 1　实验①：接入约 4 分钟后，读数已爬到 2.5×10⁻¹¹ mbar·l/s

关键的一步是反向验证：关掉检漏仪阀门、重新打开分子泵旁路抽气，读数立即回落。这一下排除了仪器漂移的可能——干扰源确确实实就是那只密封圈。

口播的原话是：这只圈只抽了 30 分钟，湿气还没除尽，实际干扰"应该还不止"这个数。

▶ KF25 密封圈在 10⁻¹¹ mbar·L/s（10⁻¹² Pa·m³/s）量级检漏中的干扰实测注意关阀切回分子泵旁路后读数立即回落的那一刻——那是"干扰来自密封圈"的直接证据。

三实验②　VCR 金属密封：忽略不计

同样流程，把被测对象换成 VCR 金属面密封接头，充分抽空后接检漏仪观察约 5 分钟。

读数只在 1.1~1.3×10⁻¹¹ 之间上下随机跳动，没有任何趋势性上升。和密封圈那一边"哗哗往上走"放在一起，差别一目了然。

VCR 金属密封接入后读数无趋势变化 — 图 2　实验②：VCR 一侧读数只在噪声范围内波动，无趋势

机理上也能算清楚。VCR 阀门的内漏与外漏都在 1×10⁻¹¹ mbar·l/s 以下，而大气中氦的本底占比只有约 5×10⁻⁶（5 ppm），于是真正透过 VCR 进入系统的氦是：

q_{VCR} \approx 阀门漏率 1 \times 1 0^{- 11} \times 大气氦占比 5 \times 1 0^{- 6} \approx 5 \times 1 0^{- 17} mbar \cdot L/s

≈5×10⁻¹⁸ Pa·m³/s，比橡胶圈低五个数量级

换个说法：同一套装置上，橡胶圈贡献 1×10⁻¹¹，VCR 贡献 5×10⁻¹⁷——差了五个数量级。这也是为什么在三部曲实测里，从管路到阀门我们全部用 VCR 金属垫片。

▶ VCR vs KF25 密封圈：极小漏率实测对比两侧曲线放在一起看：一侧持续爬升，一侧只在噪声里上下跳。

四实验③　全新密封圈抽 17~18 小时：量级依然在 10⁻¹¹

这组最关键，因为它把"没抽够时间"这个借口彻底排除了：用的是全新 KF25 氟橡胶圈，分子泵连续抽了 17~18 小时，口播说"它本身的湿气应该抽得差不多了"。

接入前本底 1.0×10⁻¹¹，打开检漏仪阀门后：

时间	净贡献（已扣本底）	读数
4 min	≈0.5×10⁻¹¹	1.5×10⁻¹¹
7 min	≈0.7×10⁻¹¹	1.7×10⁻¹¹
8 min	≈0.8×10⁻¹¹，仍在缓慢爬升	1.8×10⁻¹¹

8 分钟时的 0.8×10⁻¹¹，"跟预估的 1×10⁻¹¹ 基本吻合"。

全新 KF25 密封圈第 4 分钟读数 — 图 3　实验③：第 4 分钟，净贡献已到 0.5×10⁻¹¹ mbar·l/s

全新 KF25 密封圈第 8 分钟读数 — 图 4　实验③：第 8 分钟，净贡献 0.8×10⁻¹¹ mbar·l/s，仍未见顶

多抽一会儿并不能解决问题。

全新密封圈、连续抽 17~18 小时，8 分钟后净贡献依然爬到 0.8×10⁻¹¹——还是同一个量级。橡胶对氦的渗透是材料属性，不是"没抽干净"。

为什么只能给量级，给不了精确数

口播里说得很清楚：密封圈对大气的泄漏率"很难确定性地评估"，它与安装方式、卡箍、安装位置、施加力度、表面洁净度都有关系。

所以实验设计的思路是"尽量把其他因素排除掉"——用全新圈、长时间高真空清洁——给出的结论是量级结论：约 1×10⁻¹¹ mbar·l/s。这也是我们对外只说"量级验证"、不给精确定值的原因。

▶ KF25 密封圈，分子泵抽整孔 18 小时：极小漏率实测全程留意读数的单调爬升：4 min、7 min、8 min 三个节点的净贡献。

五引申：检漏仪自身的本底下限

这组实测还带出一个对选型有用的推论。

技术观察：氦质谱检漏仪内部的阀门同样带橡胶密封圈、同样面对大气，因此整机本底通常落在 10⁻¹¹ mbar·l/s 量级——这是密封结构决定的，与仪器档次无关。

所以看到"本底 10⁻¹²"这类标称时，值得多问一句标定条件：用的什么密封结构、抽空多久、是否扣除连接环节的本底。不同条件下给出的数字，本身不具可比性。

要把整机本底再往下探，方向是把内部阀门也换成金属密封这类无微漏的方式。

六量级对照：为什么这是"致命干扰"

按 1 mbar·l/s = 0.1 Pa·m³/s 换算：

泄漏源	对大气氦泄漏率（mbar·l/s）	换算 Pa·m³/s	与 10⁻¹² Pa·m³/s 漏孔之比
一只 KF25 氟橡胶圈	~1×10⁻¹¹	~1×10⁻¹²	≈1 : 1（同量级）
一只 KF25 圈（仅抽 30 min）	≥1×10⁻¹¹ 且持续上涨	≥1×10⁻¹²	≥1 : 1
VCR 金属密封	~5×10⁻¹⁷	~5×10⁻¹⁸	低约五个数量级，可忽略

直白地说：在 10⁻¹¹~10⁻¹² Pa·m³/s 量级做检漏，系统里每多一只 KF25 橡胶密封圈，就等于多并联了一只同量级的"漏孔"。

七与"实测三部曲"的关系

三段漏孔实测（10⁻¹¹ / 10⁻¹² / 10⁻¹³ Pa·m³/s）回答的是"漏孔测得准不准"；本组三段视频回答的是"凭什么信那个工装"：

三句话串起来

① 部件级证据：密封圈贡献 ≈1×10⁻¹² Pa·m³/s，VCR ≈0；

② 因此三部曲中 VCR 工装的读数，可以归因于漏孔本身；

③ 并给出方法论边界：极小漏率测试的量级下限，不只取决于检漏仪，还取决于每一个面对大气的密封环节。

完整三部曲见总览篇。

本篇要点

· 一只状态良好的 KF25 氟橡胶圈，对大气的氦泄漏 ≈1×10⁻¹¹ mbar·l/s（=1×10⁻¹² Pa·m³/s）；

· 换全新圈、抽 17~18 小时，量级不变——这是材料属性，不是抽气不足；

· VCR 金属密封的贡献 ≈5×10⁻¹⁷ mbar·l/s，低五个数量级，可忽略；

· 结论落到选型：做 10⁻¹² 及以下量级的检漏，工装密封形式是能不能测的分水岭。

KF密封圈与VCR金属密封对大气背景He漏率实测对比分析，以及对极小He漏率测试(E-11到E-13pa.m3/sec)的影响

密封圈本身就是一只漏孔