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等离子体旋转及其剪切能够有效地抑制磁流体不稳定性并改善等离子体约束。速度的准确测量是研究等离子体旋转的坚实基础，而对旋转的理解则是实现高性能等离子体的重要支持。本文分析了能量相关的截面效应对电荷交换复合光谱(CXRS)速度测量的影响，详细阐述了X射线弯晶谱仪(XCS)面临的高温度应用、波长标定和参数反演问题及其解决方案，研究了LHD仿星器上的非对称平行流，总结了EAST托卡马克上电子回旋波(ECW)驱动等离子体环向旋转的基本特性。
在LHD上，通过上下对称布置的极向CXRS，从实验上直接测量了由截面效应引起的修正速度Vcor分析表明，Vcor与离子温度Ti呈线性关系。利用此特性，获得了束能量与Vcor/Ti的关系曲线。根据原子数据分析结构(ADAS)截面数据，研究了Vcor与有效发射系数Q的关系。结果表明归一化的有效发射系数梯度(1/Q)dQ/dv是决定Vcor的主要因素;同时，理论的修正速度与离子温度之比δv/Ti与(1/Q)dQ/dv线性相关。基于δv/T与(1/Q)dQ/dv的线性关系，根据Vcor/Ti从实验上获得了(1/Q)dQ/dv。碳光谱系统中(1/Q)dQ/dv与束能量具有非单调性，在低能段呈现出明显的降低趋势，说明了n=2激发态原子在低能段对Q有重要贡献。与理论计算相比，LHD上n=2激发态原子份额约为0.2％。
对于XCS的高温度应用，在EAST上采用合适参数的双晶体组件，首次利用同一个探测器同时测量到了类氢和类氦的氩离子光谱，实现了更宽温度范围的测量。其次，对于波长标定，利用XCS测量的不同波长谱线频移的差异性，根据光路布局，从理论上计算了相对频移与环向旋转速度的关系。基于此关系标定的XCS环向旋转速度与CXRS测量吻合，说明了不同波长谱线标定方法的可行性。最后，对于参数反演，使用了正向反演的方法，利用三次样条函数描述局域剖面，通过路径积分计算了假设的积分剖面，采用最小二乘拟合法获得了与实验测量相符的最优的等离子体参数局域剖面。
通过四套CXRS系统，测量了等离子体旋转速度的全剖面结构。从实验中观察到了等离子体平行流的非对称性现象。分析表明，非对称平行流与径向电场Er密切相关;在不同磁场强度和磁场位型下，积分的非对称流强度与芯部和边界的电势差线性相关。比较实验测量和理论计算的非对称流发现，等离子体速度流不可压缩性是存在条件的，仅在磁轴内移的磁场位型下且平行流梯度较小时适用，当速度梯度较大或者磁轴外移时，实验测量与理论预测存在差异。反常垂直粘滞驱动的径向输运外加极强的极向非对称径向流可能是引起此差异的可能机制。在EAST欧姆放电中，芯部环向旋转变化δVφ0对不同环向角注入的ECW响应相同。δVφ0向同电流方向变化，并伴随着电子温度Te和离子温度Ti的同时上升;此外，δVφ0随ECW功率提高而增加。在LHCD和ECW协同加热的等离子体中，观察到了不同的等离子体行为。尽管ECW同样驱动同电流方向的δVφ，Te0也同时上升，但Ti0却是下降。最后采用扰动方法研究了不同功率沉积位置ECW时的动量输运。结果表明，在轴ECW能够驱动更大的δVφ。此外，Te扰动是从ECW功率沉积位置向其他区域传递，而Vφ扰动则是从边界向芯部传递;并且Te的响应明显快于Vφ，说明了Vφ并非简单地由局域Te决定。对于在轴和离轴ECW，xφ接近，Vpinch均沿径向向内，然而在轴ECW时Vpinch远大于离轴。
在LHD上，通过上下对称布置的极向CXRS，从实验上直接测量了由截面效应引起的修正速度Vcor分析表明，Vcor与离子温度Ti呈线性关系。利用此特性，获得了束能量与Vcor/Ti的关系曲线。根据原子数据分析结构(ADAS)截面数据，研究了Vcor与有效发射系数Q的关系。结果表明归一化的有效发射系数梯度(1/Q)dQ/dv是决定Vcor的主要因素;同时，理论的修正速度与离子温度之比δv/Ti与(1/Q)dQ/dv线性相关。基于δv/T与(1/Q)dQ/dv的线性关系，根据Vcor/Ti从实验上获得了(1/Q)dQ/dv。碳光谱系统中(1/Q)dQ/dv与束能量具有非单调性，在低能段呈现出明显的降低趋势，说明了n=2激发态原子在低能段对Q有重要贡献。与理论计算相比，LHD上n=2激发态原子份额约为0.2％。
对于XCS的高温度应用，在EAST上采用合适参数的双晶体组件，首次利用同一个探测器同时测量到了类氢和类氦的氩离子光谱，实现了更宽温度范围的测量。其次，对于波长标定，利用XCS测量的不同波长谱线频移的差异性，根据光路布局，从理论上计算了相对频移与环向旋转速度的关系。基于此关系标定的XCS环向旋转速度与CXRS测量吻合，说明了不同波长谱线标定方法的可行性。最后，对于参数反演，使用了正向反演的方法，利用三次样条函数描述局域剖面，通过路径积分计算了假设的积分剖面，采用最小二乘拟合法获得了与实验测量相符的最优的等离子体参数局域剖面。
通过四套CXRS系统，测量了等离子体旋转速度的全剖面结构。从实验中观察到了等离子体平行流的非对称性现象。分析表明，非对称平行流与径向电场Er密切相关;在不同磁场强度和磁场位型下，积分的非对称流强度与芯部和边界的电势差线性相关。比较实验测量和理论计算的非对称流发现，等离子体速度流不可压缩性是存在条件的，仅在磁轴内移的磁场位型下且平行流梯度较小时适用，当速度梯度较大或者磁轴外移时，实验测量与理论预测存在差异。反常垂直粘滞驱动的径向输运外加极强的极向非对称径向流可能是引起此差异的可能机制。在EAST欧姆放电中，芯部环向旋转变化δVφ0对不同环向角注入的ECW响应相同。δVφ0向同电流方向变化，并伴随着电子温度Te和离子温度Ti的同时上升;此外，δVφ0随ECW功率提高而增加。在LHCD和ECW协同加热的等离子体中，观察到了不同的等离子体行为。尽管ECW同样驱动同电流方向的δVφ，Te0也同时上升，但Ti0却是下降。最后采用扰动方法研究了不同功率沉积位置ECW时的动量输运。结果表明，在轴ECW能够驱动更大的δVφ。此外，Te扰动是从ECW功率沉积位置向其他区域传递，而Vφ扰动则是从边界向芯部传递;并且Te的响应明显快于Vφ，说明了Vφ并非简单地由局域Te决定。对于在轴和离轴ECW，xφ接近，Vpinch均沿径向向内，然而在轴ECW时Vpinch远大于离轴。