核聚变装置的温度计——之激光诊断系统

　　温度和密度分布是托卡马克核聚变装置中重要的诊断参数，如何精确测量高达几千万度甚至上亿度等离子体内部的温度密度，是一个重要的测量问题。自从激光器问世以来，激光散射已经发展成为磁约束等离子体研究中的重要诊断方法之一，可以测量电子温度和密度的空间分布和时间演化。

　　首先介绍一下测量的实验原理，激光在等离子体中传播时,将激起电子或离子作受迫振动,发出次级辐射。自由电子在电磁波辐射场的作用下作受迫振动,发射出次级电磁辐射，形成散射波的现象，称为汤姆逊散射。在散射体积内的每一个电子都会参与散射过程，向光接收系统发出散射光。选定一定波长的发射激光，当波长比较短时，在散射谱上的接收功率与散射体积内的电子数成正比，散射光谱完全反映了电子无规则热运动的特征，通过对该散射体积内的散射光功率以及光谱的计算，可以反演出该处的等离子体的电子温度。如果再通过瑞利散射或拉曼散射定标，也可以测量等离子体的电子密度。

　　激光汤姆逊散射系统可以给出等离子体电子温度和密度的空间分布，是国际公认的最为准确的测量电子温度的方法，也是技术难度最高的几个托卡马克诊断之一。由于其重要性，几乎所有托卡马克装置都大力发展汤姆逊散射诊断系统。在等离子体所科研人员的努力下，等离子体所已建成了EAST芯部25道汤姆逊散射诊断系统，建成弥补了等离子体所基础诊断的空白，它将为EAST物理研究、运行及其它诊断的标定提供可靠的手段。

　　激光姆逊散射诊断系统示意图