Fusion ignition by inertial confinement requires compression and heating of the fusion fuel to temperatures in excess of 5 keV and densities exceeding hundreds of g/cc. In August 2021, this scientific milestone was surpassed at the National Ignition Facility (NIF), when the Lawson criterion for ignition was exceeded generating 1.37MJ of fusion energy (Abu-Shawareb et al 2022 Phys. Rev. Lett.129 075001), and then in December 2022 target gain >1 was realized with the production of 3.1MJ of fusion energy from a target driven by 2.0MJ of laser energy (Abu-Shawareb et al 2024 Phys. Rev. Lett.132 065102). At the NIF, inertial confinement fusion research primarily uses a laser indirect drive in which the fusion capsule is surrounded by a high-Z enclosure ('hohlraum') used to convert the directed laser energy into a symmetric x-ray drive on the capsule. Precise measurements of the plasma conditions, x-rays, γ-rays and neutrons produced are key to understanding the pathway to higher performance. This paper discusses the diagnostics and measurement techniques developed to understand these experiments, focusing on three main topics: (1) key diagnostic developments for achieving igniting plasmas, (2) novel signatures related to thermonuclear burn and (3) advances to diagnostic capabilities in the igniting regime with a perspective toward developments for intertial fusion energy.
慣性閉じ込めによる核融合点火には、核融合燃料を5 keVを超える温度と数百g/ccを超える密度まで圧縮し加熱することが必要である。2021年8月、この科学的マイルストーンは国立点火施設（NIF）で超えられ、点火のローソン基準を上回って1.37MJの核融合エネルギーを生成した（Abu-Shawareb et al 2022 Phys. Rev. Lett.129 075001）。そして2022年12月には、2.0MJのレーザーエネルギーで駆動されたターゲットから3.1MJの核融合エネルギーを生成し、ターゲット利得>1が実現された（Abu-Shawareb et al 2024 Phys. Rev. Lett.132 065102）。NIFでは、慣性閉じ込め核融合研究は主にレーザー間接駆動を用いる。そこでは、核融合カプセルは、指向性レーザーエネルギーをカプセルへの対対称的なX線駆動に変換するために用いられる高Zエンクロージャー（'hohlraum'）に囲まれている。プラズマ状態、および生成されたX線、γ線、中性子の精密な測定は、より高性能への道筋を理解する鍵となる。本論文では、これらの実験を理解するために開発された診断法と測定技術について論じ、次の3つの主要なトピックに焦点を当てる：（1）点火プラズマを達成するための主要な診断開発、（2）熱核燃焼に関連する新規シグネチャ、（3）点火領域における診断能力の進歩と、慣性核融合エネルギー開発を見据えた展望。