Faraday kupası

Faraday kupası, yüklü parçacıkları vakumda yakalamak için tasarlanmış metal (iletken) bir kaptır. Elde edilen akım ölçülebilir ve kupaya çarpan iyonların veya elektronların sayısını belirlemek için kullanılabilir. Faraday kupası, 1830'larda iyonları ilk teorize eden Michael Faraday'ın adını almıştır.

Faraday kaplarını kullanan cihazların örnekleri, uzay sondaları (Voyager 1 ve 2, Parker Solar Probu, vb.) ve kütle spektrometreleridir.

Çalışma prensibi 

Bir iyon demeti metale çarptığında, iyonlar nötralize edilirken metal küçük bir net yük kazanır. Metal daha sonra, çarpan iyonların sayısı ile orantılı küçük bir akımı ölçmek için deşarj edilebilir. Faraday kabı, esasen iyonların vakumda yük taşıyıcıları olduğu bir devrenin bir parçasıdır ve elektronların (çoğu devrede olduğu gibi) yük taşıyıcıları olarak hareket ettiği katı metale bir arayüzdür. Devrenin metal kısmında elektrik akımı (devreden saniyede geçen elektron sayısı) ölçülerek, devrenin vakum kısmında iyonların taşıdığı yük sayısı belirlenebilir.

Sürekli bir iyon demeti için (her biri tek bir yükle), birim zamanda kupaya çarpan toplam iyon sayısı:

 

N, t zamanda (saniye cinsinden) gözlenen iyonların sayısıdır, I ölçülen akımdır (amper cinsinden) ve e temel yüktür (yaklaşık 1.60 × 10 −19 C ). Bu nedenle, ölçülen bir nanoamp (10 ~ 9 A) akım, her saniye Faraday kupasına çarpan yaklaşık 6 milyar iyona karşılık gelir.

Benzer şekilde, bir Faraday kabı, bir vakumdaki elektronlar (örneğin, bir elektron ışını) için bir toplayıcı görevi görebilir. Bu durumda, elektronlar basitçe metal plakaya/kupaya çarpar ve bir akım üretilir. Faraday kapları, elektron multipleri dedektörleri kadar hassas değildir, ancak ölçülen akım ve iyon sayısı arasındaki doğrudan ilişki nedeniyle doğruluk açısından son derece kabul edilirlerdir.

Ayrıca bakınız 

 Elektron multipleri
 Daly dedektörü
 Faraday kupası elektrometresi
 Faraday kafesi
 Faraday sabiti
 SWEAP

Kaynakça

Dış bağlantılar 

 Detecting Ions in Mass Spectrometers with the Faraday Cup By Kenneth L. Busch

Plazma fiziği
Ölçü aletleri
Kütle spektrometrisi