本文摘要：近日，中国科学院空天信息研究院和中国科学技术大学等单位牵头研制出高速高精度激光汤姆逊衍射仪。今年5月，在“科大一环”磁约束核聚变等离子体装置积极开展实验中，基于反复频率200赫兹、单脉冲能量5焦耳的激光脉冲，构建了大于5电子伏特的电子温度测量精度，电子温度安全性预警时间间隔约5毫秒，所取得的预警时间是国际同类系统的一半，指标提升一倍。 这标志着我国在该领域转入国际领先水平行列，为我国未来磁约束核聚变能装置的高精度测量奠下了坚实基础。

近日，中国科学院空天信息研究院和中国科学技术大学等单位牵头研制出高速高精度激光汤姆逊衍射仪。今年5月，在“科大一环”磁约束核聚变等离子体装置积极开展实验中，基于反复频率200赫兹、单脉冲能量5焦耳的激光脉冲，构建了大于5电子伏特的电子温度测量精度，电子温度安全性预警时间间隔约5毫秒，所取得的预警时间是国际同类系统的一半，指标提升一倍。

这标志着我国在该领域转入国际领先水平行列，为我国未来磁约束核聚变能装置的高精度测量奠下了坚实基础。据理解，在磁约束聚变反应装置工作过程中，稍滤器将忍受极大的能量泄放，必须对等离子体电子温度展开提早预警和动态反馈控制，构建脱靶而防止等离子体受损器壁进而造成灾难性后果。

基于高频高能激光的汤姆逊衍射测量是精确测量等离子体电子温度的唯一可信测量手段，激光的工作频率要求了温度预警的取样时间间隔，间隔就越小系统预警就越及时，装置运营安全系数越高。受限于激光器能量和频率水平，我国以往等离子体温度临床使用数十赫兹的低频激光器，取样间隔长，遇上紧急情况无法及时预警，造成装置运营不存在极大风险。

虽然使用多台较低频率激光器合束技术可以符合预警时间间隔拒绝，但是这种方法可靠性大幅度减少。欧洲和日本早已掌控了100赫兹工作频率的高能激光技术，预警时间间隔超过10毫秒，但这个预警时间间隔依然较长，无法几乎确保装置安全性运营。从2015年起，空天信息研究院牵头中国科学院光电技术研究所和同济大学等单位历时3年时间，突破了高能量低光束质量激光传输与缩放、激光振幅共轭波前畸变校正、大口径／大尺寸激光缩放模块、大功率脉冲激光驱动电源等关键技术，于2017年4月在国际上首次公布反复频率200赫兹、脉冲能量5焦耳、脉冲宽度6.6纳秒、光束质量1.7倍散射无限大的高频高能激光指标，将我国纳秒脉长激光器的功率水平提升了1个数量级。研究团队研发出有基本完备的工艺流程，核心器件／部件构建国产化，构成整机工程化生产能力。

以200赫兹／5焦耳激光器为光源，中国科学技术大学攻下了大功率激光传输系统综合减震、搜集光学精准对焦、弱光信号观测萃取等难题，顺利地研制我国目前为止精度最低的激光汤姆逊衍射检测系统。未来，研究团队将积极开展更高功率、更高频率激光器研发和更高精度的临床实验，计划将激光器的工作频率提升至500赫兹，检测系统获取2毫秒的安全性预警时间间隔和1电子伏特的电子温度测量精度，为下一代磁约束核聚变装置安全性运营获取高速预警手段。

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