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对快电子动力学进行了细致的研究。论文工作是在硬X射线能谱实验数据和低杂波数值模拟软件(LSC)基础上完成的。低杂波电流驱动(LHCD)对于托卡马克装置进行长脉冲运行是必不可少的，因为它的非感应电流驱动效率最高，从而大大降低对感应磁通的要求。本研究就是通过研究与快电子数量和快电子韧致辐射(FEB)的光温之间的关系来研究电流驱动效率。
自从在托卡马克上开展LHCD实验以来，人们就意识到FEB发出的硬X射线携带了大量的低杂波能量沉积剖面和快电子能量分布的信息。测量硬X射线能段的FEB是研究LHCD电流驱动最有效的手段。通过它可以研究快电子能谱、动量动力学和快电子的各向异性，以及低杂波在等离子体里的传播和沉积。
综合考虑各种硬×射线以及伽马探测器，我们选用CdTe半导体探测器测量切向硬X射线。Cdte探测器具有室温下工作、结构紧凑等优点，适合多道测量。在硬X射线能段，它具有适合的探测效率和能谱分辨率。同时它可以有很高的计数率，它的上升时间在0.05-0.5μs。它对磁场不敏感，因此可以把它安装在管脖子里而不需要磁屏蔽。能谱系统的准直孔半径1mm，同时在每个探头前面有一个半径1.5mm的准直孔。在准直孔前面装了Imm厚的铝箔阻挡低能X射线。系统如图1所示。图1垂直道CdTe阵列示意图。
光温由快电子韧致辐射能谱指数下降斜率得出，反映了快电子的各向异性。光温通常用来定性研究快电子高能尾巴随射频波参数的演化。光温表明了硬X射线的硬度，它受到环电压的很大影响。它包含了快电子能谱分布和快电子与剩余环电压相互作用的一些信息。剩余环电压和快电子之间的协调作用对LHCD效率有很大的影响，被称为热导理论。
在等离子体电流扫描实验中，低杂波功率为230kW，低杂波平行折射率n//=2.35，中心弦平均密度1.6x1019111-3。等离子体电流从80-200kA。从硬X射线能谱计算出中心道的光温，光温Tph随电流增大而提高。
同时我们利用LSC程序研究光温的变化。给出了利用实验参数计算的电子能量分布函数。可以看到，LHCD使得在高能部分形成了一个非对称的平台区。平台长度也就是截止能量，在电流82kA的情况下很小，从而快电子数量也很少，实验测到的光温也比较低。等离子体电流150kA情况，截止能量比较高，快电子数量也比较多，从而光温也比较高。由于在保持低杂波功率不变的情况下，等离子体电流升高需要更多的欧姆贡献，因此环电压随着电流的升高而增大。快电子和电场之间的相互作用在环电压更高的情况下变得更强。快电子数量由于电场加速更多。因此光温随着等离子体电流的升高而增加。更高的电流情况下等离子体温度更高，从而共振电子越多，光温也越高。
在密度扫描实验中，低杂波功率为280kW，n//=2.35，等离子体电流120kA，中心弦平均密度为0.5-3.0x1019m-3。观察到光温随等离子体密度提高而下降。
电流驱动效率对LHCD实验是一个重要的参数。在很多托卡马克上的实验都表明LHCD是效率最高的非感应电流驱动方式。
低杂波电流驱动效率的定义是η=IrfneR/PLH，Lf低杂波驱动出来的电流，ne是等离子体中心弦平均密度，R是托卡马克大半径，PLH是耦合进等离子体中的低杂波功率。环电压接近零时可以得到完全非感应驱动效率ηo-Ipne/PLHO。PLHO是环电压为零时的低杂波功率。由于剩余环电压会加速快电子，从而提高电流驱动效率。
本底等离子体电流82kA，等离子体密度1.6×1019m3，输入的低杂波功率为230kW，光温仅仅为23keV，电流驱动效率为0.29×1019m-2A/W如图4所示。这表明快电子携带的电流少，这是由于快电子数量少，而且能量低。随着等离子体电流升高，光温增大。同时，快电子数量也显著提高。光温和快电子数量的提高从而提高了电流驱动效率。
如图4所示，在同样的等离子体密度和低杂波功率条件下，等离子体电流提高到150kA，则光温升高到41keV，电流驱动效率提高到0.94m-2A/W，是82kA条件下的3倍多。
随着电流的升高，剩余环电压也同时提高。剩余环电压会提高电流驱动效率，这是由于热电导，也就是环电压和快电子之间的相互作用带来的。快电子携带的电流由快电子数量和它们携带电流的性能，也就是光温来决定的。在高的等离子体电流下，会有高的光温和更多的快电子，从而会携带更多的电流，这可以解释电流驱动效率提高的原因。
图4低杂波电流驱动效率、密度归一化的硬X射线强度和光温之间的关系，ne=1.6×1019m-3，PLH=230kW，n//=2.35，(方框和三角形分布代表电流驱动效率和归一化的硬X射线强度)。
低杂波500kW，n//=2.35，电流150kA，进行密度扫描。密度为1.2、1.3、1.7和2.1×1019m-3。由中心道的硬X射线能谱计算光温，Tph随密度升高而降低。在比较低的密度下，比如1.2x1019n1-3，等离子体电流为150kA，电流驱动效率比较低，大约0.33m-2A/W。
被弦平均密度归一化后的硬X射线强度，可以用来分析快电子数量，从图5看比较低。在低密度下，快电子与热电子碰撞频率比较低，从而可以维持比较长的时间，从而由于慢化时间比较短导致更高的光温。
光温随着密度的提高而降低。在更高的等离子体密度2.1x1019m-3条件下，电流驱动效率为0.44m-2A/W，尽管快电子数量远远高于低密度条件下，如图5所示。同样的等离子体电流，在更高的密度情况下，慢化会导致快电子很快的损失到能量，从而光温更低。另一方面，和低密度相比，会有更多的电子和低杂波共振。更多的共振电子会产生更多的快电子。驱动的电流基本上由快电子数量和光温所决定。增加的快电子数量会显著提高电流驱动效率，尽管由于慢化，每个快电子携带的电流变小。因此，在密度比较高的情况下，电流驱动效率也比较高，快电子数量是一个主要的因素，光温是一个次要的因素。
在低杂波平行折射率为2.35，纵场为1.8T条件下，在密度为2.5x1019m-3不满足可近性条件。一部分等离子体不能进入等离子体芯部，从而导致快电子数量的减少，如图5.8所示。在高密度的情况下，不满足可近性条件，同时光温也比较低，从而导致电流驱动效率降低。
因此，ATene表明了加入低杂波前后电子温度的变化乘以线平均密度。从图6可以看到在密度为1.5x1019m-3and1.0x1019m-3条件下，△Tene随低杂波功率的变化情况。在更高的密度情况下，△Tene随密度上升更快，表明快电子能量衰减很快，从而光温很低，携带的电流也少。在密度为1.0x1019m-3情况下，△Tene随密度上升得慢，表明快电子能量衰减很慢，。能量衰减很慢表明光温较高。慢化会通过加热本底电子来提高共振电子温度。
目前的研究有助于理解快电子动力学。将来会通过EAST上的切向硬X射线能谱诊断进一步快电子行为。这有助于更精确地研究EAST上的低杂波沉积剖面。这些研究成果对ITER同样有帮助。