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杂质不仅影响等离子体的纯度，还会对等离子体产生很多不利的影响。杂质会通过轫致辐射和线辐射等过程导致大量的等离子体辐射能量损失，影响等离子体参数的空间分布和等离子体的约束性能，还会稀释燃料离子的浓度，降低聚变反应功率密度。 等离子体有效电荷数Zeff是衡量等离子体杂质总体水平的重要物理参量，是进行杂质相关物理分析的基本参数。对等离子体有效电荷数和杂质行为进行分析研究，有助于了解杂质产生和输运的机制，从而找到控制等离子体杂质水平、提高等离子体品质和实现等离子体长脉冲高参数稳态运行的有效途径。 等离子体有效电荷数可由多种方法测量得到，而可见轫致辐射测量等离子体有效电荷数的方法具有方法简单，不用考虑各种杂质的成分，并且能够得到较好的时空分辨能力的优点，因此作为主流的测量等离子体有效电荷数的手段广泛应用于世界各大主要装置。为此我们在EAST上从理论的完善、系统的建设、系统的标定、实验结果分析到诊断的应用，系统地发展了可见轫致辐射测量诊断，综合前人成果并且在理论方法和硬件建设方面都进行了改进和完善，建成了包括极向垂直阵列、中心单道测量和中平面水平切向阵列三个轫致辐射测量子系统，得到了准确可靠的有效电荷数的数据和丰富的实验结果，并且初步完成了轫致辐射和有效电荷数测量的二级库建设，实现了数据的公开和共享。 论文对EAST不同位形、壁处理、约束模式和辅助加热实验中有效电荷数的特征和规律作了详细的分析和研究。在偏滤器位形下，等离子体有效电荷数和杂质水平较低，等离子体芯部辐射较弱，表明偏滤器能够很好屏蔽和排除来自第一壁的杂质离子，使等离子体中的杂质含量维持在较低的水平。硅化后有效电荷数Zeff降低了32-44％，表明硅化对杂质水平的控制非常高效，但是粒子再循环和壁滞留率较高。多次重复的锂化效果累积能够使有效电荷数降低18-26％，表明锂化也可以很好地降低杂质水平，同时还可以维持一个较低的粒子再循环水平，并且能将氢氘比H/(H+D)降低到10％以下，对实现少数离子加热十分有利。统计结果分析表明，在类似放电条件下，有效电荷数Zeff同电子密度ne之间近似满足双曲定标关系，并且可表示为统一的形式，并且其参数的变化可以用来衡量壁处理的效果。等离子体有效电荷数Zeff在L-H转换之后略有增加，但是杂质总体含量却有明显增加。H模阶段Zeff的分布在边界有更为明显的增加，说明H模阶段随着等离子体参数的提高，等离子体与第一壁材料之间的相互作用更强，产生了更多的杂质。等离子体有效电荷数Zef在辅助加热阶段都有较为明显的增加。低杂波电流驱动效率ηLHCD随等离子体有效电荷数Zeff的减大而快速降低，二者之间近似满足双曲定标关系。有效电荷数的增量ΔZeff同ICRF注入功率之间近似存在指数增长关系。在LHW加热、ICRF加热以及LHW与ICRF协同加热实验中，杂质含量（Zeff-1）·ne近似地正比于RF注入功率，协同加热具有最高的杂质含量，ICRF加热具有最强的产生杂质的能力。在OH或ICRF加热本底背景的情况下，有效电荷数的增量同ECRH功率之间满足指数增长关系，但是在ECW和LHW协同加热实验中，有效电荷数的增幅更大，并且有效电荷数的增量同ECRH注入功率之间近似成线性关系。另外，ECW沉积位置向边界区域移动时有效电荷数有增大的趋势。 等离子体有效电荷数同电子密度、约束以及等离子体辐射功率等基本参量都有密切的联系。随着杂质水平的升高和有效电荷数的增加，等离子体能达到的电子密度变低，约束变差，辐射增强，能量损失增加。因而实现聚变点火必须要求能够有效地控制等离子体中的杂质水平。 此外，还将轫致辐射和有效电荷数测量应用于其他相关等离子体基本参数如电子密度、温度和电流密度的估算，并且得到的结果在一定范围内与实验测量值是一致的，提供了估算等离子体参数的新途径。