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导语
2026年6月7-11日，第26届高温等离子体诊断专题会议（HTPD-26）在美国马萨诸塞州剑桥举行。
会议涵盖磁约束聚变、惯性约束聚变、高能量密度等离子体等领域，相关论文陆续发表于Review of Scientific Instruments（RSI）。截至2026年10月底，会议专题页面已收录65篇论文，以下为论文集分享。
65篇论文涉及哪些诊断方法？
按照诊断方法梳理，这批研究论文既涉及诊断仪器的设计与性能改进，也关注数据处理、测量标定，以及未来燃烧等离子体装置的诊断需求。
光谱诊断与汤姆逊散射：
光谱诊断可用于测量等离子体温度、离子运动、杂质及辐射特征；汤姆逊散射则是获取电子温度和密度信息的重要手段。
相关研究包括DIII-D托卡马克的电荷交换复合光谱分析、W7-X外侧中平面新建的热氦束诊断，以及改进光学汤姆逊散射光谱反演的方法。其中，W7-X的新诊断实现了对主刮削层电子密度和温度径向剖面的测量，空间分辨率达到4.5 mm。
X射线与可见光成像：
SPARC团队提出基于金刚石探测器的真空室内软X射线相机设计，WEST团队研究多能区软X射线成像系统。这类诊断需要在有限的安装空间、复杂辐射背景和探测器响应限制下，尽可能还原等离子体内部信息。
中子与聚变产物诊断：
论文集涉及SPARC的聚变功率测量方案、Pacific Fusion演示装置的磁反冲中子谱仪，以及美国国家点火装置（NIF）的中子成像和带电粒子诊断。与此同时，磁探针、干涉仪、偏振仪、辐射计和中性气体压力计等常规诊断技术也在持续改进。
下图：部分论文如下
图片来源：AIP Publishing公开资料
机器学习进入诊断：从光谱拟合到标定
机器学习是这批论文中值得关注的技术方向之一。
DIII-D团队发表的研究介绍了基于机器学习的主离子电荷交换复合光谱（MICER）分析方法。
该研究采用机器学习加速氘原子巴尔末α谱线的拟合，并结合原子物理修正改善光谱解释，目标是从测量信号中提取主离子温度、环向旋转速度、密度及与中性束发射相关的信息。
来自韩国KSTAR团队的论文，则研究了基于机器学习的运动斯塔克效应（MSE）诊断标定模型 。
MSE诊断通过分析中性束原子在等离子体磁场中的斯塔克分裂与偏振特征获取磁场信息，其测量结果依赖"束注入气体"标定来扣除法拉第旋转贡献。问题在于，标定点只在少数参数组合上离散分布，具体放电常常找不到对应标定，传统就近线性插值并不完备。这项工作用监督学习模型推断任意参数组合下的偏振角偏差，并在磁轴演化与安全因子剖面上验证了改进。
这两项研究分别将机器学习用于光谱拟合和诊断标定，体现了算法在改善诊断数据处理能力方面的潜力。不过，机器学习中训练数据的覆盖范围、模型误差以及实验条件变化，会影响结果的可靠性。
中子能谱测量：
不同聚变路线的共同诊断需求
在氘氚聚变中，中子是主要聚变产物之一，其产额、能谱和空间分布能够为聚变反应强度及等离子体状态提供关键信息。
随着装置向更高聚变功率发展，如何准确测量中子，成为验证聚变性能的重要环节。
SPARC团队在论文中提出，将采用三种相互补充的方法测量聚变功率：利用中子通量监测器和活化箔测量中子产额；利用中子谱仪及中子成像系统分析中子能谱和发射分布；以及结合温度、密度等诊断数据重建聚变反应率。其目标是通过多种方法交叉验证，降低单一测量手段带来的不确定性。需要强调的是，这篇论文介绍的是首轮实验的诊断方案与准备工作，而不是已经实现聚变增益大于1的实验结果。
惯性约束聚变方面，Pacific Fusion介绍了面向其演示装置的新一代磁反冲中子谱仪（MARS）。
该系统面向氘氚聚变实验，计划测量中子能谱，并为中子产额、离子温度、燃料与内衬的面密度以及α粒子加热等研究提供信息。其设计采用改进的离子光学系统，使探测器布局更加紧凑，并引入电子读出，以支持更及时的数据分析。
下图：MARS工作原理示意
图片来源：AIP Publishing公开资料
尽管SPARC与Pacific Fusion采用不同的聚变技术路线，但两项研究都反映出一个共同需求：中子诊断不仅要测量产额，还需要尽可能准确地获取能谱、空间分布及相关等离子体参数。这对探测器性能、绝对标定和数据重建都提出了更高要求。
面向燃烧等离子体：
中国团队设计集体汤姆逊散射诊断电子学
中国科学院等离子体物理研究所等机构的研究人员参与了一项关于燃烧等离子体集体汤姆逊散射（CTS）诊断电子学的研究，论文题为《用于燃烧等离子体装置的集体汤姆逊散射电子学》（Collective Thomson scattering electronics for a burning plasma device）。该研究聚焦于CTS诊断系统的电子学设计，目标是测量燃烧等离子体中α粒子的密度与能谱。
图片来源：AIP Publishing公开资料
研究设计了一套以1 MW、105 GHz回旋管为微波源的诊断方案。散射信号由7个不同散射角的前端接收模块采集，再由后端辐射计电子学系统进行多通道频谱测量。
根据论文摘要，系统由28个辐射计模块构成，共设置448个频率通道，并针对主体离子和快离子测量采用不同的频率间隔。灵敏度分析显示，在预期运行条件下，主体离子信号的信噪比可超过10，快离子能谱尾部可超过5。论文预计，该诊断系统的空间分辨率约为5厘米、时间分辨率约为80毫秒，具备分辨α粒子减速过程的潜力。
总体来看，HTPD-26的65篇论文呈现出聚变诊断技术的两个并行发展方向：一方面，光谱、成像、中子测量等传统诊断手段仍在持续改进，以适应更高温度、更强辐射和更复杂的实验环境；另一方面，机器学习辅助分析、多诊断交叉验证，以及面向燃烧等离子体的快离子测量方案，正在拓展诊断系统能够提供的信息。
贯穿其中的共同问题，是如何提高测量的准确性、可靠性与可验证性，为聚变物理研究和未来装置运行提供可信的数据基础。
会议论文专辑专题入口：📚
https://pubs.aip.org/rsi/collection/842326/Proceedings-of-the-26th-Topical-Conference-on-High
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