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汤姆逊散射诊断是托卡马克等离子体电子温度、密度参数测量的重要手段,为分析等离子体电子热输运、H-mode放电等物理实验提供有效可靠的实验数据。经典电磁理论模型下,电子的速度分布决定了电子汤姆逊散射谱的分布,而电子的密度决定了电子汤姆逊散射光的强度。TV汤姆逊散射诊断系统利用光栅分光谱仪将多道光纤收集的散射光信号分光,然后利用CCD、CMOS等面阵TV型探测器测量信号,从而获得电子的散射光强度和谱分布。本论文针对EAST装置TV汤姆逊散射诊断系统的研制和系统的分析、数据处理方法开展研究工作,主要内容包括: 1) EAST装置TV汤姆逊散射系统的发展规划和相关的硬件工作。包括TV汤姆逊散射系统的硬件分析、EAST装置发展TV系统所需的解决的问题。对EAST装置芯部汤姆逊散射诊断整体光路系统进行了升级改造。建设了一套边界汤姆逊散射诊断光路,研究设计了边界汤姆逊散射诊断系统激光吸食器,并理论分析了可行性。 2) EAST装置TV系统的测量模拟和系统的噪声特性分析。其中,像增强器噪声部分包括入射光子噪声分析、光阴极噪声分析、MCP噪声分析、荧光屏噪声分析;EMCCD噪声部分包括芯片光生电子噪声分析、倍增噪声分析、暗电流噪声、读出噪声。本论文对系统整体噪声特性进行了研究总结,并利用TV系统测量等离子体背景光信号验证了系统的噪声特性。最后利用系统噪声理论分析给出系统不同电子温度的测量误差。 3)详细阐述了TV汤姆逊散射系统的数据处理过程。使用线辐射对系统进行波长标定,使用一个全光谱标准光源对系统进行相对效率曲线标定。利用线辐射测量系统仪器函数,并对实验获得数据进行仪器函数反卷积处理。介绍了TV系统采用的最小二乘法拟合散射谱,并分析了曲线拟合法带来的误差。利用最大似然法处理实验数据能有效的避免最小二乘法拟合带来的误差。在等离子体放电实验期间,利用TV系统获得的实验数据验证了等离子体加热效果。