温度的升高使物质分子的热运动加剧。当温度达到一定程度，分子中的原子因获得巨大动能而开始分离，这一过程称为离解。若温度继续上升，原子的外层电子将获得足够能量脱离原子核，形成自由电子，而原子本身则变成带正电的离子，这一过程称为电离。电离主要通过以下途径发生：
-热电离：高温下，气体分子的热运动导致原子间高速碰撞，电子获得足够能量实现电离。
-光电离：当气体受到光照射，尤其是紫外线等高能光子，若光子能量足够，也能引起电子的电离。地球大气层的电离层就是由太阳的紫外线引起的。-碰撞电离：在电场中，带电粒子加速后与气体原子碰撞，传递能量，导致电离，其中电子起着关键作用。
什么是等离子体
电离后的气体，即等离子体，虽然在密度、温度、压力等宏观物理量上与普通气体相似，但其性质已发生根本变化。一旦电离成分超过千分之一，等离子体的行为主要由离子和电子之间的库仑力决定，而中性粒子间的相互作用变得次要。等离子体对电磁场极为敏感，是一种高导电性的流体，因此被称为物质的第四态。
等离子体，作为电离气体的一种形态，在常温下由于热运动的能量不足，不会自发形成。在我们的日常生活中，物质主要以固态、液态和气态存在，而等离子体则相对罕见。要形成等离子体，温度通常需要超过一万度。然而，在宇宙中，99%以上的物质实际上是以等离子体的形式存在，如太阳和其他恒星，以及星际空间。这表明，尽管等离子体在地球上不常见，但在宇宙尺度上却是物质存在的主要状态。
等离子体物理特性
-准电中性：由于高度电离，破坏电中性的任何扰动都会导致该区域强电场的出现，从而使得电中性得以恢复。也就是说，等离子体内电荷分布偏离的空间与时间尺度都很小。
-强导电性：由于存在很多自由电子和各种荷电离子，等离子体的电导率很高。
-与磁场发生相互作用：它是指大量带电粒子在自己产生的电场中运动的行为，也就是等离子体内的各种波动过程。
等离子体应用
等离子体不仅因其独特的物理特性在科学研究中占有重要地位，而且在工业应用和技术开发中也展现出巨大潜力。例如，在半导体制造中，等离子体用于蚀刻和沉积薄膜；在医疗领域，等离子体技术被用于杀菌和治疗某些疾病；而在能源领域，等离子体的特性被用于研发新型的聚变能源系统。
介绍完等离子体的基本特性，我们接下来深入探讨它在核聚变研究中的应用。在核聚变领域，等离子体的诊断技术是理解和控制聚变过程的关键。通过对等离子体参数的精确测量和分析，科学家能够监测和优化实验条件，从而推动核聚变技术的发展。
等离子体参数的诊断
在托卡马克装置的运行中，准确测量和分析等离子体的多种性质和状态是实验研究的核心任务。由于等离子体的行为极为复杂，单一的测量手段无法全面捕捉其特性。通常需要通过多种参数的并行测量，并结合诸如磁场变化、平衡条件、粒子速度分布等相关因素的综合分析，这一过程被称为“诊断”。以下是常用的诊断方法，用于测量不同的等离子体参数：
-电子温度 𝑇𝑒：可以通过激光汤姆逊散射、回旋辐射谱、X射线谱、离子探针、静电探针、电导测量和光谱测量等技术来测定。
-离子温度 𝑇𝑖：测量方法包括中性离子能谱、中子产额、激光相干散射、线光谱多普勒展宽和等离子体逆磁测量等。
-电子密度 𝑛𝑒和重粒子密度：可通过微波或激光干涉、中性粒子（离子）探针、激光散射、光谱测量（覆盖真空紫外和软X射线能谱）、静电探针、质谱测量和激光共振散射等手段进行测量。
-等离子体电流 𝐽𝑝分布：测量技术包括激光散射谱的磁调制、微波或激光法拉第旋转效应、波偏振方向的变化、塞曼效应（结合离子探针）、以及重离子或中性粒子探针等。
-电位分布 Φ（电场 𝐸）：可通过重离子探针、静电探针等方法进行测量。
-等离子体位置、漂移和不稳定性：测量方法包括对称磁探针、高速摄像、相关磁探针、激光相干散射、微波反射和散射、相关X射线测量、离子探针、电流电压波形和电子回旋辐射等。
-壁效应及能量和粒子的损失：可通过辐射卡计、激光共振散射、粒子的质谱和能谱测量、以及各种表面分析方法进行评估。
这些诊断技术为我们提供了深入理解等离子体在托卡马克装置中的行为和特性的重要工具，使得研究人员能够优化实验条件，推动聚变能源研究的发展。
参考链接：
- https://baike.baidu.com/item/%E7%AD%89%E7%A6%BB%E5%AD%90%E4%BD%93%E7%9A%84%E6%80%A7%E8%B4%A8/15592666
- http://www.ipp.cas.cn/kxcb/kpzs/dlz/