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4，电磁波散射 电子温度测量 电磁波散射理论 非相干散射和相干散射 具体实验设备 ＬＩＤＡＲ 电子温度测量 典型Thomson散射测温度装置 具体实验设备 光雷达技术用于散射测量LIDAR(light detection and ranging) JT-60上的集体散射测量 ５，电磁波干涉和Faraday旋转测量 干涉仪 偏振仪 反射仪 电磁波干涉测量电子密度原理 微波干涉仪 远红外激光干涉仪 Faraday旋转测量（偏振仪） 偏振仪测量极向磁场或电子密度 微波反射仪 ITER上Ｏ模型和Ｘ模的截止点 ６，电磁波发射 发射光谱 辐射测量 ＥＣＥ 软Ｘ射线测量 Ｑ轮廓测量 托卡马克等离子体的线辐射和连续辐射 用转镜实现空间扫描 不同区域发射光谱特征（现代大型托卡马克） 电子的轫致辐射 用轫致辐射决定电子温度或Zeff 复合辐射 日冕辐射模型 原子和离子发射光谱序列 从中性粒子光谱线强度计算粒子约束时间 Doppler展宽和位移测量离子温度和运动速度 主动光谱技术好的空间分辨 辐射量热器(bolometer) ECE测量电子温度 q(r)轮廓测量Zeeman效应或运动Stark效应 运动Stark效应（MSE） ７，粒子束测量 中性粒子能谱仪 中子测量 α粒子测量 中性粒子能谱仪 中子诊断 α粒子测量 碰撞电离　自发辐射复合 碰撞激发　自发辐射跃迁 电离态速率方程 平衡时 日冕模型，实验和理论比较 从两谱线强度比可计算电子温度 （C核） C6+ ６ 类H离子 CVI C5+ ５ 类He离子 CV C4+ ４ 类Li离子 CIV C3+ ３ 类Be离子 CIII C2+或C++ ２ 类B离子 CII C+ １ 原子 CI C ０ 光谱类型 光谱符号 化学符号 电离次数 Ｈ离子电离速率方程（考虑到粒子流） 只考虑电离，通过半径a处离子流量 平衡时的粒子守恒方程 从Ｈ原子谱线强度计算n0ne值，和Γi值，从而得到粒子约束时间τp PLT装置上中性粒子注入时用FeXX266.5nm和FeXXIX25.5nm线得到的Doppler温度和环向旋转速度 一台褶皱环上的中性粒子束诊断设备 探测器： 　热敏电阻 　热电偶 　热释电 电子回旋辐射功率密度 ＥＣＥ成像设备 Zeeman效应： 谱线在磁场中分裂 ||B观察:σ：圆偏振 ⊥B观察:σ：⊥B偏振,m=±1 π：||B偏振,m=0 入射激光偏振面旋转，激发荧光强度正比于(E(t)·B)2．探测垂直方向π分量决定Ｂ方向 高能中性粒子注入，粒子参考系中产生感应电场v×B，引起谱线Stark分裂。测量两分量的方向决定Ｂ方向。 核反应 适合高温 中子能谱 边缘区域 可测能谱 中性粒子能谱 需适当谱线 一定空间分辨 Doppler展宽 缺点 优点 方法 离子温度测量方法比较 * * 需选适当波段 设备简单 轫致辐射 需定标 时间连续 电子回旋辐射（ECE） 时空不连续 绝对测量 空间分辨 激光Thomson散射 缺点 优点 方法 电磁波的散射理论 激光Thomson散射测电子温度Te 平面电磁波在单个电子上的散射 入射电磁波 推迟解 在远处 散射波振幅： 频率和波矢 若 微分散射截面 （电子经典半径） 对非偏振波 总截面 三种成份的散射：电子: 离子：σT ∝ r02 ∝1/mi 中性粒子: 电子均匀分布：总散射幅度为0 电子密度涨落∝ ，总散射功率∝ 频谱：电子速度分布信息 散射光强：单位体积等离子体向空间某一方向的单位立体角内、单位频率间隔的散射功率 单电子微分散射截面 形状因子 形状因子从动力学方程和Poisson方程得到 非相干散射和相干散射 非相干散射： Debye球内粒子上的散射可能有充分大的相差，可以探测到单粒子的行为 相干散射：Debye球内粒子的散射位相趋同，振幅迭加，“衣着粒子”作为整体被散射， 另一判断参数 非相干散射 相干散射 Gauss轮廓 电子成分贡献 离子成分贡献：TeTi Gauss轮廓 Te?Ti 探测一般的集体振荡模式 Thomson散射和Rayleigh散射 在高温等离子体中，中性粒子的Rayleigh散射很弱，可以充进高气压测量，以作Thomson散射强度的定标。 在低温等离子体中，两种散射谱可同时测量。 实验装置的具体考虑 非相干散射：短波长激光器如可见区的红宝石，或YAG激光，90度散射角。 相干散射：远红外激光器，小角度散射。 α＝１在温度密度平面上的位置 在几个keV温度以上，须考虑相对论效应，谱线发生兰移 一般采用YAG或红宝石脉冲激光 ＴＣＶ