準分子激光高壓電源氣體動力學優化

準分子激光憑借短波長（193nm-351nm）特性，廣泛應用于半導體光刻與精密加工領域，其輸出性能依賴高壓電源與準分子氣體（ArF、KrF 等）的協同工作。然而，氣體動力學狀態（流速、壓力、溫度）的波動會導致放電間隙氣體密度不均，使激光脈沖能量波動超 ±8%，同時氣體溫度升高會提升放電閾值電壓，增加電源能耗與氣體損耗。
實現高壓電源與氣體動力學的優化匹配，需從三方面突破。首先，基于計算流體力學（CFD）模擬放電腔體內流場，獲取 0.5-1m/s 流速場與 5-10atm 壓力場的動態分布，據此優化電源脈沖時序，使 20-50kV 高壓脈沖在氣流穩定期觸發，同步調節 10-50ns 脈沖寬度，避免氣流擾動導致的放電偏差；其次，構建溫度 - 功率協同控制機制，通過腔體溫度傳感器（精度 ±0.5℃）實時監測氣體溫度，當溫度超 40℃時，電源自動將脈沖重復頻率從 1kHz 降至 800Hz，同時聯動冷卻系統提升散熱效率，維持氣體密度穩定；最后，建立氣體組分 - 電源參數數據庫，針對 ArF、KrF 等不同氣體，預設最佳放電電壓與電流波形，實現電源參數的自動匹配。
以 ArF 準分子激光為例，優化后激光脈沖能量穩定性從 ±8% 提升至 ±3%，1kHz 重復頻率下連續工作 4 小時功率衰減≤5%，氣體更換周期延長 20%，不僅降低了運行成本，還為高功率準分子激光應用提供了穩定的動力支撐。