以步进扫描光刻机为代表的大型超精密加工、测量装备在现代工业生产及科学研究过程中扮演着及其重要的角色。作为现代大规模集成电路加工制造的核心装备，光刻机具有极高的技术集成度，其中以直线电机、音圈电机为代表的运动部件的定位精度和以激光干涉仪为代表的测量装置的测量精度都达到纳米级，对环境参数特别是温度极其敏感，需要环控技术来保证其纳米级精度。同时在超精密测量领域中，以纳米三坐标测量机和激光干涉仪为代表的超精密测量装备也因其纳米级的测量精度对使用环境和装备本身内部微环境控制有一定的需求。本课题“超精密装备恒温气浴关键技术研究”针对上述应用背景，研制一种可用于激光干涉仪光路稳定以及其相关镜组和装卡件温度控制的高精度恒温气浴装置。并主要完成如下工作：分析了激光干涉仪工作时来自外界环境的不利于干涉仪光路稳定的干扰因素，并根据Edlen公式着重分析了引起空气折射率变化的各项原因，最终确认环境参数中温度参数为主要干扰项；同时，分析了用以消除这些干扰所需的各功能模块，并计算了相关参数，主要包括加热、制冷等核心单元；最后根据上述分析得到的结论，设计了以高精度恒温空气处理模块和基于多层板式结构的气浴均流模块为核心的恒温气浴系统的方案；在此基础上，结合课题应用背景，分析了温度控制策略和算法，并在系统控制策略上选用了加热、制冷同时进行的双向微调方案，较好的抵消了加热、制冷单元各自的热惯性，提高了系统控制精度，还研究了用于恒温气浴系统闭环控制的PID算法及其参数整定方法。根据恒温气浴系统方案，设计并研制了高精度空气处理模块，通过风机、热交换器、均流板、电加热器等关键部件的组合实现了恒温气浴，并通过理论计算得到加热单元理论控制分辨力约为0.019°C、制冷单元的理论控制分辨力为0.004°C。同时，分析了等风量送风的相关技术，设计并加工了基于多层板式结构的气浴均流模块（气浴板），采用了楔形腔体结构和均流膜来实现气浴均匀输出，同时利用ANSYS软件对气浴板气浴均匀性进行了仿真分析。最后，本文搭建了恒温气浴系统实验平台，并在该平台上完成了系统的调试和功能指标验证性实验，实验结果表明：本课题所设计加工的恒温气浴系统达到课题目标。