准分子激光高压电源重复精度提升方案

准分子激光器作为深紫外波段的核心光源，在光刻、精密医疗及微纳加工等领域不可或缺。其性能高度依赖高压电源的重复精度——即输出脉冲能量的稳定性和一致性。然而，传统电源受限于开关器件寿命、电路阻抗匹配及热效应等因素，重复精度难以满足高端应用需求。以下是提升重复精度的关键技术方案： 
1. 全固态脉冲激励与磁脉冲压缩技术
传统闸流管开关在高重复频率（>1 kHz）下寿命显著缩短，导致能量稳定性下降。全固态脉冲功率模块（SSPPM）采用半导体开关（如IGBT）结合多级磁脉冲压缩电路，可将μs级高压脉冲压缩至0.1 μs级，实现上升时间≤90 ns、重复频率达1 kHz的稳定输出。磁开关能量传递效率达59.1%，且无机械磨损问题，寿命显著延长。同时，通过谐振升压倍压设计（输入500–2000 V，输出10–40 kV），降低前端半导体器件的耐压需求，规避高电压与大电流难以兼顾的瓶颈，提升系统可靠性。 
2. 无二次放电电路设计
激光气体击穿后呈负阻抗特性，残余能量易在电路中形成二次振荡，引发电极损伤和能量波动。新型激励电路采用双向能量回收架构： 
• 脉冲变压器配置双原边绕组，分别通过正向（S1/D1）和反向（S2/D2）充电电路连接储能电容（C₀）。 
• 残余能量反向传递至C₀时，触发反向开关S2导通，将能量回收至电容而非耗散吸收。实验表明，该设计可减少约10%的能耗，并彻底消除二次放电现象（图8），保障电极寿命和能量一致性。 
4. 热管理与阻抗匹配优化
• 气路与电极冷却：采用金属-陶瓷复合腔体结构，提升散热效率并降低热应力变形，确保放电间隙稳定性。 
• 动态阻抗匹配：实时监测气体成分变化（如卤素浓度衰减），通过调节脉冲变压器变比（1:10–30）和磁开关饱和特性，维持能量注入效率>60%。 
结论
提升准分子激光高压电源重复精度需综合电路革新（全固态拓扑与能量回收）、智能控制（多参数协同优化）及热力学设计。全固态方案解决开关寿命瓶颈，无二次放电电路提升能效并保护电极，而遗传算法驱动的控制模型则平衡能量、剂量与热效应，最终实现长期稳定运行（>6 kHz重频）与亚毫焦级脉冲能量一致性。未来突破需聚焦半导体开关耐压上限提升、放电动力学仿真及抗辐照光学元件开发，以支撑纳米级制造需求。