湯姆遜散射是等離子體中電子對入射電磁波的散射，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。

　　根據診斷光的波長，可分為X射線湯姆遜散射診斷，光學湯姆遜散射診斷以及微波湯姆遜散射診斷等。

　　根據等離子體中電子的運動是否是相互關聯，光學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的是非集體散射，在激光慣性約束聚變中多見的是集體散射。

　　相比其他診斷，湯姆遜散射診斷的優點是：

　　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較為簡單；

　　2）由于是主動診斷，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等高速探測設備，使得湯姆遜散射診斷的時間分辨可以達到納秒甚至皮秒量級，所以相對于要探測的物理過程，湯姆遜散射診斷可以做到比較高的時間分辨：

　　4）可診斷的參數范圍很寬。一般的光學湯姆遜散射診斷使用的波長一般在263～1064nm，可診斷的等離子體密度區間達到了圖片，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等離子體密度；

　　5）診斷的等離子體參數精度較高。對于較高信噪比的信號，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年的發展過程中，人們利用湯姆遜散射做出了很多重要的結果。

　　在1969年，英國的Peacock等首次利用非集體湯姆遜散射，測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致的，

　　而確實是由高溫的熱電子導致的，并且實驗中得到的電子密度與由微波干涉儀得到的結果接近；

　　在近20年，美國的Glenzer與Froula的研究小組對不同的靶型和靶材，例如充氣腔靶、金盤靶、混合靶等，進行了一系列湯姆遜散射診斷實驗，為多物理輻射流體力學模擬程序LASNEX和HYDRA提供校驗，驗證了程序描述腔內等離子體性質的有效性；

　　Turnbull等人測量了發生在CBET區域內的湯姆遜散射譜，發現必須考慮Langdoneffect，也就是非麥氏分布的電子分布函數，才能使散射譜完全擬合，并指出了Langdoneffect在眾多與ICF有關的過程，如逆軔致吸收、熱輸運、不穩定性增長率等都存在影響；MAST的研究團隊利用非集體湯姆遜散射診斷，獲得了邊界局域模發生前后，電子密度溫度的時間和空間分布，結合高速相機的成像診斷，在實驗上證明了邊界局域模是一種絲狀結構，發生周期約圖片（針對MAST裝置），并將該過程與氣球模不穩定性聯系起來。

　　隨著聚變研究進程的不斷推進，實驗參數的不斷提高以及對聚變過程中物理機制認知的不斷加深，人們對診斷技術也提出了新的要求，促使對湯姆遜散射診斷的新方法、新技術、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）作為診斷束測量高溫等離子體的參數，但是受限于集體湯姆遜散射電子譜的強度以及探測器在紫外波段的響應，實驗中很難測得信噪比較高的湯姆遜散射電子譜信號，因此以J.Ross為首的研究團隊開始研發基于圖片光的湯姆遜散射診斷系統，希望能避開加熱束的自散電子譜藍峰，獲得比較干凈的背景。