Faraday kupası yüklü parçacıkları vakumda yakalamak için tasarlanmış metal iletken bir kaptır Elde edilen akı

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 kupasının şematik diyagramı
Kullanımı	Yüklü parçacık detektörü

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

Çalışma prensibi

Önünde elektron baskılayıcı plaka bulunan bir Faraday kupası

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:

{\frac {N}{t}}={\frac {I}{e}}

N, t zamanda (saniye cinsinden) gözlenen iyonların sayısıdır, I ölçülen akımdır (amper cinsinden) ve e temel yüktür (yaklaşık 1.60 × 10 ⁻¹⁹C ). 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

Kaynakça

^ Brown (Eylül 1956). "Faraday-Cup Monitors for High-Energy Electron Beams" (PDF). Review of Scientific Instruments. 27 (9): 696-702. doi:10.1063/1.1715674. Erişim tarihi: 13 Eylül 2007.

Dış bağlantılar

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

[1.1715674-1] Brown (Eylül 1956). "Faraday-Cup Monitors for High-Energy Electron Beams" (PDF). Review of Scientific Instruments. 27 (9): 696-702. doi:10.1063/1.1715674. Erişim tarihi: 13 Eylül 2007.