托卡马克装置中边缘和刮削层区域的等离子体输运是当前核聚变等离子体物理研究的重要课题。输运水平远高于经典理论和新经典理论预测值的反常输运导致严重的粒子、热流损失，限制了等离子体的整体约束水平，同时为托卡马克等环形磁约束装置的第一壁和偏滤器带来严重的热负荷甚至损坏。实验、理论和数值模拟研究证明边缘等离子体微观不稳定性引发的湍流是导致反常输运现象的主要原因，而由湍流经自组织过程发展形成的等离子体丝状结构等较大尺度的相干结构使湍性输运表现出明显的阵发性特征。在1982年于ASDEX装置上首次发现的高约束模式（H模）中，边缘区域的湍性输运被有效抑制，等离子体约束状态显著提升。H模也因此被选作为在建的国际热核聚变堆乃至将来的核聚变电站的首选运行模式。但随后的研究发现，H模放电多伴有边缘局域模出现，具有与等离子体丝状结构相似的大尺度、阵发性特征。强烈的边缘局域模爆发会对第一壁和偏滤器造成严重的烧蚀、损坏等问题，而通过改进放电条件或使用多种主动控制手段可有效改变边缘局域模的爆发频率和强度，并将边缘局域模可控地用于引出等离子体热流和排出等离子体中积聚的杂质。
　　由于托卡马克装置中具有较强的环向磁场，上述等离子体湍流结构在沿磁力线方向具有很长的相关长度且变化较为平缓，而它们跨越磁力线的运动是造成粒子和热流损失的主要原因。为针对性地研究这些湍流结构的时、空动态特征及其引起的输运过程，探索其背后的物理机制，需要在径向，极向平面具有高时、空分辨性能的诊断工具。在HL-2A装置上常用于研究边缘和刮削层区域等离子体涨落的诊断系统主要有静电探针、束发射光谱、相衬成像、微波反射计、多普勒背散射、电子回旋辐射成像等，但这些诊断在用于局域地等离子体涨落时仍有一定不足，为此、设计和发展了一套具有高时、空分辨能力的喷气成像诊断系统。优化的光路系统设计和高性能的高速相机使诊断系统在极向-径向平面观测区域中的空间分辨能力最高可达2.5mm×2.5mm，时间分辨能力最高可达3μs，观测区域在外中平面处可调（覆盖a=25～45cm、Z=-5～15cm的径向、极向空间范围）以满足在不同磁场位形下的实验需求，能够有效地观测、记录HL-2A装置边缘和刮削层区域的等离子体湍流、丝状结构和边缘局域模等结构的发展和运动，整体性能达到国际先进水平，可与上述多种诊断形成互补，开展边缘和刮削层等离子体涨落和输运的研究。
　　在喷气成像诊断成功用于HL-2A装置2017-2018年度物理实验后，尝试在喷气成像诊断的基础上发展了国内首套自主研发的多色喷气成像诊断，利用中性氦原子特征谱线强度比值法实现对等离子体电子密度和电子温度二维分布的同步测量，并在北京大学线性等离子体实验装置上进行了实验测试和标定，测量的特征谱线强度及对应的电子密度和电子温度的二维分布与静电探针测量的一维数据较为符合，验证了多色成像系统的基本工作性能。多色喷气成像诊断系统在实验测试中暴露出的一些问题将被针对性改进，并将于HL-2A装置2020-2021实验周期中使用多色成像诊断开展初步实验研究。
　　在HL-2A装置2017-2018年度物理实验周期中，首先使用喷气成像诊断系统开展了初步实验，并与静电探针的测量结果进行对比，证明了诊断系统的可靠性。随后使用喷气成像诊断研究了欧姆放电条件下的边缘等离子体涨落的空间演化，观测到边缘区域m/n=2/1的撕裂模引发的4～5kHz等离子体涨落，以及对应的相对涨落强度沿径向方向的变化;沿着径向方向从最外闭合磁面内侧到刮削层，高频等离子体涨落逐渐衰减，整体的涨落频率向低频段集中，且在刮削层存在非线性的k-ω色散关系;而对等离子体丝状结构的观测分析表明，丝状结构主要产生于最外闭合磁面内侧约20mm处，并随着小半径数值的增加而逐渐在等离子体涨落中占据主导地位，使等离子体涨落的概率密度函数明显地偏离高斯型分布，从而使边缘等离子体涨落表现出明显的阵发性特征。