本论文工作依托国家大科学工程EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克装置，开展等离子体与壁材料相互作用(Plasma Wall Interaction，PWI)的实验平台建设和物理研究，设计搭建了EAST上首个钨偏滤器边界杂质光谱诊断系统，利用该诊断对EAST实验中钨偏滤器靶板表面的溅射及杂质行为特征进行了监测和研究。此外，还完成了EAST中平面窗口的材料与等离子体评估系统(Material And Plasma Evaluation System，MAPES)的调试和升级改造，并利用此平台搭载材料样品，在EAST等离子体边界开展了杂质沉积与材料刻蚀实验。本论文主要工作内容概况如下:　　EAST钨偏滤器边界杂质可见光谱诊断主要用于研究EAST放电中钨偏滤器区域的钨及其它杂质和燃料粒子的行为演化。系统设计的监测区域在极向上覆盖了整个EAST钨偏滤器的内外靶板表面，位于H窗口中平面的光路系统及石英光纤将监测区域的等离子体辐射光传输到壁诊断室内的光谱仪与光电倍增管两个子探测器系统中。光谱仪与EMCCD(Electron-Multiplying Charge Coupled Device)用来进行宽波长范围的多杂质谱线的同时测量。采用具有高成像质量的光谱仪与较高量子效率的大像面EMCCD组合，满足对WI等弱光谱信号的测量。同时配置了光电倍增管和窄带滤波片采集单元，用来对特定杂质谱线进行快速采集，最高采样率达200kHz，满足ELM期间的杂质行为研究。　　随着EAST上石墨偏滤器升级成全钨偏滤器，钨偏滤器边界杂质光谱系统从2014年开始正式投入到EAST物理实验中，该系统主要监测350-800nm的极紫外到可见光波段的等离子体杂质辐射。每轮EAST实验前后都对整个光谱系统进行了在线原位光学标定。实验中通过监测WI(400.88nm)谱线的光子流通量，并根据S/XB理论定量计算得到钨偏滤器靶板表面溅射的钨原子流。研究了EAST中L模放电模式下钨的有效溅射产额对偏滤器靶板表面电子温度的依赖关系，并与JET和ASDEX Upgrade等装置上的结果进行了对比，锂化壁处理对降低钨的有效溅射产额起到了积极的作用。EAST放电等离子体中的碳杂质是引起钨靶板溅射的主要杂质。H模放电中，Ⅰ类ELM爆发期间的钨刻蚀量约占总刻蚀量的68％。对比偏滤器钨源与芯部钨杂质光谱信号发现，2.45GHz的低杂波辅助加热有助于增加ELMs频率，抑制钨杂质的向内输运。等离子体放电中的实时锂粉注入可以冷却偏滤器边界等离子体，降低电子温度和低Z杂质，从而抑制钨靶板的溅射。在上偏滤器充入Ne气体进行辐射偏滤器实验时，引入的氖杂质可能会引起强烈的钨靶板溅射。论文中还重点介绍了EAST上锂化及硅化不同壁处理条件下对钨溅射的抑制行为。对整个一轮EAST实验的杂质演化进行了统计，结果表明锂化壁处理相较于硅化对碳、氧等杂质有较明显的抑制效果。对杂质光谱信号的监测显示，在EAST长脉冲放电中，当等离子体与第一壁距离较小时，会造成壁表面大量的气体脱附及碳的溅射，导致密度的不可控增加。外靶板打击点位置向低温泵抽气口方向移动可以提升偏滤器的粒子排出效率，有利于等离子体密度的控制。　　MAPES具有自己独立的真空系统，可以在不破坏EAST主真空的情况下将材料样品送入H窗口中平面边界区域进行等离子体辐照实验，与世界上其他托卡马克装置上类似的系统相比，该系统具备最强的样品承载能力，可以搭载的样品最大重量约25公斤，最大直径约500毫米。该系统于2012年完成初步搭建和调试，并投入使用。之后根据实验中出现的情况，对部分设计进行了优化升级，进一步提升了系统的稳定性和灵活性，加强了材料样品实验的原位诊断能力。在该系统上搭建的探针及热电偶等诊断可提供辐照样品表面的等离子体温度、密度、离子饱和流等参数的实时测量。另外在该平台上还搭建了一套MAPES杂质成像光谱系统，用于实时监测辐照样品前端一定区域的杂质辐射信息。MAPES现已成为EAST上重要的材料测试系统，并完成了多个重要的国内外PWI相关的物理实验提案。