Electron cyclotron emission (ECE) imaging is a passive radiometric technique that measures electron temperature fluctuations; and microwave imaging reflectometry (MIR) is an active radar imaging technique that measures electron density fluctuations. Microwave imaging diagnostic instruments employing these techniques have made important contributions to fusion science and have been adopted at major fusion facilities worldwide including DIII-D, EAST, ASDEX Upgrade, HL-2A, KSTAR, LHD, and J-TEXT. In this paper, we describe the development status of three major technological advancements: custom mm-wave integrated circuits (ICs), digital beamforming (DBF), and synthetic diagnostic modeling (SDM). These have the potential to greatly advance microwave fusion plasma imaging, enabling compact and low-noise transceiver systems with real-time, fast tracking ability to address critical fusion physics issues, including ELM suppression and disruptions in the ITER baseline scenario, naturally ELM-free states such as QH-mode, and energetic particle confinement (i.e. Alfvén eigenmode stability) in high-performance regimes that include steady-state and advanced tokamak scenarios. Furthermore, these systems are fully compatible with today's most challenging non-inductive heating and current drive systems and capable of operating in harsh environments, making them the ideal approach for diagnosing long-pulse and steady-state tokamaks.
電子サイクロトロン放射（ECE）イメージングは電子温度変動を測定する受動的放射計測技術であり、マイクロ波イメージング反射計測（MIR）は電子密度変動を測定する能動的レーダーイメージング技術である。これらの技術を採用したマイクロ波イメージング診断装置は、核融合科学に重要な貢献を果たし、DIII-D、EAST、ASDEX Upgrade、HL-2A、KSTAR、LHD、J-TEXTを含む世界中の主要な核融合施設で採用されている。本論文では、カスタムミリ波集積回路（IC）、デジタルビームフォーミング（DBF）、合成診断モデリング（SDM）という3つの主要な技術的進歩の開発状況について述べる。これらの技術はマイクロ波核融合プラズマイメージングを大幅に進歩させる可能性を有しており、コンパクトで低ノイズの送受信システムとリアルタイムの高速追跡能力を実現し、ITER基準シナリオにおけるELM抑制およびディスラプション、QHモードなどの自然にELMフリーな状態、ならびに定常状態および先進トカマクシナリオを含む高性能領域における高エネルギー粒子閉じ込め（すなわちアルヴェン固有モード安定性）などの重要な核融合物理問題に対処することを可能にする。さらに、これらのシステムは今日の最も困難な非誘導加熱および電流駆動システムと完全に互換性があり、過酷な環境での動作が可能であるため、長時間パルスおよび定常状態トカマクの診断に理想的なアプローチとなっている。