毫米波成像诊断弥补了传统一维诊断极向无分辨能力的不足,对研究托卡马克内部高温等离子体不稳定性二维结构发展非常重要。针对托卡马克内部不稳定性产生演化过程中电子温度和密度二维成像诊断的需要,分别研制了电子回旋辐射成像和微波成像反射计两种毫米波成像诊断系统。研制过程中,设计试制了毫米波成像光学、微带线电子学模块及海量数据采集系统等主要模块,完成了独立的平台实验和托卡马克环境中的组合联调,验证了其可行性。毫米波大孔径成像光学利用具有新型FCA光学结构的成像光学系统实现了空间内传输重叠的毫米波在探测阵列上的聚焦成像。经过修正场曲的毫米波成像光学被应用到像面平整的电子回旋辐射成像系统和像面弯曲的微波成像反射计系统,均达到具有厘米级高空间分辨能力的测量能力。微带线电子学模块使用功分混频的方法实现宽频带信号的分频测量,并对每个独立的窄频带信号进行实时处理。电子回旋辐射成像系统采用降频检波的方式,解调对应电子温度涨落的幅度调制信号；微波成像反射计系统采用分频鉴相的方式,解调对应电子密度涨落的频率调制信号。两种微带线电子学系统均实现对毫米波信号调制域的微秒级高时间分辨率分量。海量数据采集系统使用高速捕获和读取模块,实现2GB/s量级的高速数据流高速稳定的传输与存储。拥有以上三项先进技术的电子回旋辐射成像和微波成像反射计系统,被应用于解调高时空分辨毫米波载波信号,进而获得磁约束等离子体内的电子温度和密度涨落的二维空间分布及演化过程。