汤姆逊散射是等离子体中电子对入射电磁波的散射，其通常的做法是将一束高能的诊断光聚焦入射到等离子体中，并在某一散射角度收集散射光。

　　根据诊断光的波长，可分为X射线汤姆逊散射诊断，光学汤姆逊散射诊断以及微波汤姆逊散射诊断等。

　　根据等离子体中电子的运动是否是相互关联，光学汤姆逊散射可以分为集体和非集体散射，并且在磁约束聚变中多见的是非集体散射，在激光惯性约束聚变中多见的是集体散射。

　　相比其他诊断，汤姆逊散射诊断的优点是：

　　1）在磁约束和惯性约束聚变中使用广泛，诊断方法基于的物理基础较为简单；

　　2）由于是主动诊断，所诊断的空间位置完全由诊断光决定，比较灵活方便；

　　3）汤姆逊散射诊断可以做到较高的时间和空间分辨。一般的做法是将诊断光聚焦入射到等离子体中，那么聚焦焦斑的大小就基本决定了散射体积的大小，也就是诊断系统的空间分辨。汤姆逊散射诊断一般使用高速示波器或者条纹相机等高速探测设备，使得汤姆逊散射诊断的时间分辨可以达到纳秒甚至皮秒量级，所以相对于要探测的物理过程，汤姆逊散射诊断可以做到比较高的时间分辨：

　　4）可诊断的参数范围很宽。一般的光学汤姆逊散射诊断使用的波长一般在263～1064nm，可诊断的等离子体密度区间达到了图片，基本覆盖了磁约束聚变等离子体的密度到惯性约束聚变的冕区等离子体密度；

　　5）诊断的等离子体参数精度较高。对于较高信噪比的信号，ZUI高可以获得2％的电子密度不确定度以及3％的电子温度不确定度。

　　在汤姆逊散射诊断接近50年的发展过程中，人们利用汤姆逊散射做出了很多重要的结果。

　　在1969年，英国的Peacock等首次利用非集体汤姆逊散射，测量了大型磁约束装置T3托卡马克中等离子体的密度和温度，并且证明了由其他诊断得到的较高的电子温度，并非是处于低温分布中高能尾巴处的电子导致的，

　　而确实是由高温的热电子导致的，并且实验中得到的电子密度与由微波干涉仪得到的结果接近；

　　在近20年，美国的Glenzer与Froula的研究小组对不同的靶型和靶材，例如充气腔靶、金盘靶、混合靶等，进行了一系列汤姆逊散射诊断实验，为多物理辐射流体力学模拟程序LASNEX和HYDRA提供校验，验证了程序描述腔内等离子体性质的有效性；

　　Turnbull等人测量了发生在CBET区域内的汤姆逊散射谱，发现必须考虑Langdoneffect，也就是非麦氏分布的电子分布函数，才能使散射谱完全拟合，并指出了Langdoneffect在众多与ICF有关的过程，如逆轫致吸收、热输运、不稳定性增长率等都存在影响；MAST的研究团队利用非集体汤姆逊散射诊断，获得了边界局域模发生前后，电子密度温度的时间和空间分布，结合高速相机的成像诊断，在实验上证明了边界局域模是一种丝状结构，发生周期约图片（针对MAST装置），并将该过程与气球模不稳定性联系起来。

　　随着聚变研究进程的不断推进，实验参数的不断提高以及对聚变过程中物理机制认知的不断加深，人们对诊断技术也提出了新的要求，促使对汤姆逊散射诊断的新方法、新技术、新位形的探索。

　　例如，在目前的激光聚变中，一般使用图片光（263nm）作为诊断束测量高温等离子体的参数，但是受限于集体汤姆逊散射电子谱的强度以及探测器在紫外波段的响应，实验中很难测得信噪比较高的汤姆逊散射电子谱信号，因此以J.Ross为首的研究团队开始研发基于图片光的汤姆逊散射诊断系统，希望能避开加热束的自散电子谱蓝峰，获得比较干净的背景。