场反位形（FRC）作为一种潜在的聚变途径,由于拥有极高的β和工程简单性而被关注,这里β是等离子体热压强与磁压强之比。碰撞融合FRC作为一种产生高质量FRC的方法,最近作为热点正在被国内外诸多实验装置研究。尽管已有数个实验装置报道了碰撞融合FRC的形成,但两个碰撞FRC的合并尚未在实验中得到直接验证。KMAX-FRC是将θ-箍缩线圈内置于KMAX串列磁镜真空室内的FRC实验。为了较为细致地展示FRC碰撞融合过程中磁场演化,我们对KMAX-FRC进行了部分升级改造,提高了实验的可靠性和重复性。通过将电容与电极间的连接线更换为高压同轴电缆,极大减弱了FRC放电造成的空间电磁干扰;又通过安装自制的脉冲注气电磁阀,实现了快速可控且稳定的脉冲注气;我们还搭建了一系列等离子体诊断,诸如磁探针、三探针、热辐射计等,来诊断各种FRC参数来研究FRC碰撞融合过程中的相关物理过程。在本论文中,我们首先研究了 KMAX-FRC的形成和传输,然后优化了抵达装置中平面的FRC质量,并最终分别在南北FRC形成区形成了两个参数相似的单边传输FRC。随后,我们成功开展了碰撞融合FRC实验。一个自制的2D磁探针阵列用于在R-Z平面上绘制FRC的2D磁场,并成功展示了FRC的高速传输,轴向压缩,以及两个FRC的碰撞融合过程。我们第一次在2D平面上展示了两个超阿尔芬速度传输FRC的合并过程,发现两个FRC可以通过磁重联,在2-3个径向阿尔芬时间内合并成一个新的FRC。在两个FRC的碰撞融合过程中,两边的FRC会被减速,经历剧烈的轴向压缩和径向膨胀,并伴随着FRC内部环向电流密度和极向磁通的增加。同时,我们发现重联电流片区域内电子会因为轴向绝热压缩和磁重联被加热。基于此加热机制,通过分析可得到碰撞融合后FRC平均电子温度的增加可能会因为FRC径向膨胀范围而被限制,这不仅解释了先前碰撞融合FRC实验中电子温度远低于离子温度这一实验现象,也对于今后准稳态碰撞融合FRC的运行提供了一定的指导意义。我们还测量了 KMAX-FRC内部环向场大小和结构,发现两个传输FRC内部具有相反极性的环向场,并成功使用霍尔效应解释了单边传输FRC中所测量到的环向场结构;同时初步实验表明:融合后FRC依旧保留着不可忽略的环向场。除此之外,我们在KMAX碰撞融合FRC实验中观察到了可能的激波产生,以及高于理论预测的离子温度增加。同时,由于动理学效应更强,氘气FRC比氢气FRC更不容易遭受不稳定性。相对于单边传输FRC参数:nm～2.5× 1019m-3,Te～8-9eV,Ti～5-6eV,Rs～0.2m,ls～0.6 m,φp（RR）～0.2mWb。典型的融合后氢气FRC参数是:Rs～0.3-0.4m,ne～1.5×1019m-3,Tt～25eV,φp～0.6mWb。典型的融合后氘气FRC参数是:Rs～0.3-0.4m,ne～1×1019 m-3,Tt～35-40eV。最后我们还创新地开展了高速等离子体轴向压缩FRC的实验,实现了约3倍的FRC轴向绝热压缩,并发现了 FRC内部温度和密度的增加。这一实验结果初步验证了等离子体束流作为驱动器压缩磁化靶的可行性,并对基于等离子体束流压缩磁化靶的相关新型聚变方案具有重要借鉴意义。