汤姆逊散射(TS),是指激光在等离子体中传播时,激发电子或离子振动,产生次级辐射,形成的散射波现象。激光汤姆逊散射光谱仪基于汤姆逊散射原理制造而成,可用于精确测量高温聚变等离子体、低温等离子体的密度、电子温度。
磁约束聚变是指约束在有限空间内的超高温等离子体受控发生原子核聚变反应,其反应装置在工作过程中,能量释放压力巨大,需要提前对等离子体电子温度进行监控,避免出现事故。激光汤姆逊散射光谱仪在磁约束聚变领域发挥重要作用。
2019年6月,中国科学院空天信息研究院、中国科学技术大学突破相关核心关键技术瓶颈,联合研制出当时最高精度的激光汤姆逊散射仪,核心部件实现国产化,标志着我国激光汤姆逊散射光谱仪研制能力达到国际领先水平。
2019年8月,中科院合肥物质科学研究院研制的超高时空分辨率汤姆逊散射诊断系统通过验收,是当时国际上频率最高的单台激光器汤姆逊散射诊断系统,可以测量全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)产生的1亿摄氏度等离子体电子温度。
EAST是磁约束核聚变反应装置,是中国人造太阳,其研究开发的意义在于可以探索聚变堆相关前沿物理问题,提高核聚变能源可行性,发展出不会枯竭的、无环境污染的新能源,解决人类面临的能源危机以及碳排放问题,被称为终极能源。基于此,我国政府对激光汤姆逊散射光谱仪研制极为重视。
新思界
行业分析人士表示,2023年度国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项中提出,突破高效率光源激励、高分辨率光谱仪研制和高抑制比光谱探测等关键技术,开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的超高分辨激光汤姆孙散射光谱仪。在此背景下,我国激光汤姆孙散射光谱仪研制能力有望进一步提高。