Exact calculation of the dispersion relation of a cold plasma shows that the plasma behaviour is different from that predicted by the usual approximate theory which neglects electron inertia in the low-density limit. For example, the limiting value of Ω for optimum coupling is different from 1, where Ω is the wave frequency divided by the ion cyclotron frequency. This fact was ascertained experimentally in the QP-machine.Experimental observations of optimum coupling of the ion cyclotron wave in a two-ion plasma in the QP-machine are presented as functions of the plasma density. The plasma was produced by a PIG discharge with a density from 1010 to 2 × 1012 cm−3. The wave was generated by a Stix-type coil (coil wavelength 50 cm), which was fed by a 4.4-MHz, 20-kW oscillator. Experimental data lay within the band of H+ concentration between 10–90% of the dispersion relation of a homogeneous cold plasma column with a sharp boundary. However, the dependence of optimum loading on the diameter of the plasma column disagrees with the theoretical prediction.
冷たいプラズマの分散関係を厳密に計算すると、低密度極限において電子慣性を無視する通常の近似理論が予測するものとはプラズマの挙動が異なることが示される。例えば、最適結合のためのΩの限界値は1とは異なる。ここでΩは波の周波数をイオンサイクロトロン周波数で割ったものである。この事実はQPマシンにおいて実験的に確認された。QPマシンにおける二成分イオンプラズマ中のイオンサイクロトロン波の最適結合に関する実験的観測結果を、プラズマ密度の関数として示す。プラズマはPIG放電により生成され、密度は10¹⁰〜2×10¹²cm⁻³であった。波はStix型コイル（コイル波長50cm）によって励起され、このコイルには4.4MHz、20kWの発振器が接続された。実験データは、鋭い境界を持つ均質な冷たいプラズマ柱の分散関係のH⁺濃度10〜90%の帯域内に位置した。しかしながら、最適負荷のプラズマ柱直径への依存性は理論的予測と一致しない。