The implosion dynamics of a magnetically driven capsule-shaped theta pinch plasma is experimentally investigated in this work, focusing on the coupling between the external drive coil and the imploding plasma column. The electron densities were measured by a five-channel optical-fiber interferometer. The local density (or plasma mass) evolution during implosion is obtained by layer-stripping inversion technique. It is observed that plasma mass increases during implosion, which implies that the fixed mass assumption in the classical Lee model is not valid. Here we employ the modified snowplow model with variable mass with momentum conservation constrain to study the dynamic process of implosion. The temporal evolution of magnetic field distribution and plasma current were measured by radial magnetic probe arrays. Plasma current also reveals clear discrepancies from predictions of the conventional Lee model with fixed plasma-to-coil magnetic coupling assumption. An improved variable-coupling model is developed by incorporating time-dependent mutual inductance to explain the experimental phenomena.
本研究では、外部駆動コイルと爆縮プラズマ柱の間の結合に焦点を当てて、磁気駆動カプセル形状シータピンチプラズマの爆縮動力学を実験的に調査した。電子密度は5チャンネル光ファイバー干渉計によって測定された。爆縮中の局所密度（またはプラズマ質量）の時間発展は、レイヤーストリッピング逆変換法によって得られた。爆縮中にプラズマ質量が増加することが観察され、これは古典的Leeモデルにおける固定質量仮定が有効でないことを示唆している。ここでは、運動量保存の制約を伴う可変質量の修正スノープロウモデルを用いて、爆縮の動的過程を研究した。磁場分布とプラズマ電流の時間発展は、半径方向磁気プローブアレイによって測定された。プラズマ電流もまた、プラズマとコイルの磁気結合が固定であるという仮定を持つ従来のLeeモデルの予測から明確な不一致を示した。時間依存相互インダクタンスを組み込むことにより、改良された可変結合モデルを開発し、実験現象を説明した。