湯姆遜散射是等離子體中電子對(duì)入射電磁波的散射，其通常的做法是將一束高能的診斷光聚焦入射到等離子體中，并在某一散射角度收集散射光。
根據(jù)診斷光的波長(zhǎng)，可分為X射線湯姆遜散射診斷，光學(xué)湯姆遜散射診斷以及微波湯姆遜散射診斷等。
根據(jù)等離子體中電子的運(yùn)動(dòng)是否是相互關(guān)聯(lián)，光學(xué)湯姆遜散射可以分為集體和非集體散射，并且在磁約束聚變中多見(jiàn)的是非集體散射，在激光慣性約束聚變中多見(jiàn)的是集體散射。
相比其他診斷，湯姆遜散射診斷的優(yōu)點(diǎn)是：
1）在磁約束和慣性約束聚變中使用廣泛，診斷方法基于的物理基礎(chǔ)較為簡(jiǎn)單；
2）由于是主動(dòng)診斷，所診斷的空間位置完全由診斷光決定，比較靈活方便；
3）湯姆遜散射診斷可以做到較高的時(shí)間和空間分辨。一般的做法是將診斷光聚焦入射到等離子體中，那么聚焦焦斑的大小就基本決定了散射體積的大小，也就是診斷系統(tǒng)的空間分辨。湯姆遜散射診斷一般使用高速示波器或者條紋相機(jī)等高速探測(cè)設(shè)備，使得湯姆遜散射診斷的時(shí)間分辨可以達(dá)到納秒甚至皮秒量級(jí)，所以相對(duì)于要探測(cè)的物理過(guò)程，湯姆遜散射診斷可以做到比較高的時(shí)間分辨：
4）可診斷的參數(shù)范圍很寬。一般的光學(xué)湯姆遜散射診斷使用的波長(zhǎng)一般在263～1064nm，可診斷的等離子體密度區(qū)間達(dá)到了圖片，基本覆蓋了磁約束聚變等離子體的密度到慣性約束聚變的冕區(qū)等離子體密度；
5）診斷的等離子體參數(shù)精度較高。對(duì)于較高信噪比的信號(hào)，ZUI高可以獲得2％的電子密度不確定度以及3％的電子溫度不確定度。
在湯姆遜散射診斷接近50年的發(fā)展過(guò)程中，人們利用湯姆遜散射做出了很多重要的結(jié)果。
在1969年，英國(guó)的Peacock等首次利用非集體湯姆遜散射，測(cè)量了大型磁約束裝置T3托卡馬克中等離子體的密度和溫度，并且證明了由其他診斷得到的較高的電子溫度，并非是處于低溫分布中高能尾巴處的電子導(dǎo)致的，
而確實(shí)是由高溫的熱電子導(dǎo)致的，并且實(shí)驗(yàn)中得到的電子密度與由微波干涉儀得到的結(jié)果接近；
在近20年，美國(guó)的Glenzer與Froula的研究小組對(duì)不同的靶型和靶材，例如充氣腔靶、金盤靶、混合靶等，進(jìn)行了一系列湯姆遜散射診斷實(shí)驗(yàn)，為多物理輻射流體力學(xué)模擬程序LASNEX和HYDRA提供校驗(yàn)，驗(yàn)證了程序描述腔內(nèi)等離子體性質(zhì)的有效性；
Turnbull等人測(cè)量了發(fā)生在CBET區(qū)域內(nèi)的湯姆遜散射譜，發(fā)現(xiàn)必須考慮Langdoneffect，也就是非麥?zhǔn)戏植嫉碾娮臃植己瘮?shù)，才能使散射譜完全擬合，并指出了Langdoneffect在眾多與ICF有關(guān)的過(guò)程，如逆軔致吸收、熱輸運(yùn)、不穩(wěn)定性增長(zhǎng)率等都存在影響；MAST的研究團(tuán)隊(duì)利用非集體湯姆遜散射診斷，獲得了邊界局域模發(fā)生前后，電子密度溫度的時(shí)間和空間分布，結(jié)合高速相機(jī)的成像診斷，在實(shí)驗(yàn)上證明了邊界局域模是一種絲狀結(jié)構(gòu)，發(fā)生周期約圖片（針對(duì)MAST裝置），并將該過(guò)程與氣球模不穩(wěn)定性聯(lián)系起來(lái)。
隨著聚變研究進(jìn)程的不斷推進(jìn)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)的不斷提高以及對(duì)聚變過(guò)程中物理機(jī)制認(rèn)知的不斷加深，人們對(duì)診斷技術(shù)也提出了新的要求，促使對(duì)湯姆遜散射診斷的新方法、新技術(shù)、新位形的探索。
例如，在目前的激光聚變中，一般使用圖片光（263nm）作為診斷束測(cè)量高溫等離子體的參數(shù)，但是受限于集體湯姆遜散射電子譜的強(qiáng)度以及探測(cè)器在紫外波段的響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中很難測(cè)得信噪比較高的湯姆遜散射電子譜信號(hào)，因此以J.Ross為首的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研發(fā)基于圖片光的湯姆遜散射診斷系統(tǒng)，希望能避開(kāi)加熱束的自散電子譜藍(lán)峰，獲得比較干凈的背景。
