Multiple-mirror magnetic confinement is investigated experimentally with a pulsed hydrogen plasma produced by a theta-pinch source. The gun output at the end of the guide field between the theta-pinch coil and the multiple-mirror region was a sharp plasma pulse of strength ∼1014 cm−3 with a ratio of drift to thermal velocity close to unity (∼ 10 eV). The seven multiple-mirror cells were stabilized with a linked quadrupole field. Transient experiments were performed with hydrogen in the favourable multiple-mirror regime (n ∼ 1013 cm−3, T ∼ 10 eV) where the ion mean free path is comparable to a cell length. The quadrupole field achieved partial plasma stabilization and the plasma lifetime inside the device was increased from 10–30 μs in the unstabilized simple mirror geometry to 50–80 μs at high values of the stabilizing current. The plasma pulse was successfully injected into the multiple-mirror region but was mainly trapped in the first half of the device, because of a non-uniform introduction region of two cells and because of the low value of the pulse drift velocity. The main features of the plasma build-up and decay were studied analytically and numerically with a simple simulation of the experiment. The numerical results were in qualitative agreement with the density profiles observed experimentally inside the device. The strong density gradients, obtained at the large values of the quadrupole current for which the flux surfaces are strongly elliptical, greatly enhanced the classical radial losses, particularly from ion-ion collisions. When included in the numerical model, the theoretical radial loss rates indicated a significant (up to 30%) decrease of the plasma lifetime inside the multiple mirror for the large values of the quadrupole current necessary for stability, in reasonable agreement with the experimental results.
多重ミラー磁気閉じ込めは、シータピンチ源によって生成されたパルス状水素プラズマを用いて実験的に研究された。ガイド磁場の終端におけるガン出力は、シータピンチコイルと多重ミラー領域の間に位置し、強度約10¹³cm⁻³、ドリフト速度と熱速度の比がほぼ1（約10eV）の鋭いプラズマパルスであった。7つの多重ミラーセルは、四重極磁場によって安定化された。水素を用いた過渡実験は、多重ミラー領域におけるイオン平均自由行程がセル長に匹敵する条件（n ∼ 10¹³cm⁻³、T ∼ 10eV）で実施された。四重極磁場はプラズマの部分的な安定化を達成し、不安定化されていない単純ミラー幾何学配置と比較して、プラズマ寿命を10〜30μsから50〜80μsに延長した。プラズマパルスは多重ミラー領域への注入に成功したが、その大部分は装置の前半分に捕捉された。これは、2つのセルにわたる非一様な導入領域と、パルスドリフト速度の低さに起因する。プラズマの生成と減衰の主な特徴は、実験の単純なシミュレーションを用いて解析的および数値的に研究された。数値結果は、装置内で実験的に観測された密度プロファイルと定性的に一致した。四重極電流の大きな値において得られた強い密度勾配は、磁力線が強く楕円形になるため、特にイオン-イオン衝突による古典的な径方向損失を大幅に増大させた。数値モデルにこれらの損失を含めると、理論的な径方向損失率は、安定性に必要な大きな四重極電流値における多重ミラー内のプラズマ寿命の有意な減少（最大30%）を示し、実験結果と合理的に一致した。