Faraday cup (original) (raw)
A Faraday cup is a metal (conductive) cup designed to catch charged particles in vacuum. The resulting current can be measured and used to determine the number of ions or electrons hitting the cup. The Faraday cup was named after Michael Faraday who first theorized ions around 1830. Examples of devices which use Faraday cups include space probes (Voyager 1, & 2, Parker Solar Probe, etc.) and mass spectrometers.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | Ein Faraday-Becher (auch Faraday-Auffänger oder Faraday-Detektor oder Faraday-Tasse oder Becher-Elektrometer, abgekürzt FC oder FDC von engl. Faraday Cup) ist ein Detektor zur Messung von Ionen- oder Elektronenströmen. Da das Innere eines leitfähigen Hohlkörpers (Metallbecher) feldfrei ist, überträgt sich die Ladung eines eingebrachten aufgeladenen Gegenstandes (zum Beispiel ein fallendes positiv geladenes Teilchen) ohne Wandberührung auf die Behälterwand und kann von dort einem Ladungsmessgerät zugeführt werden (Influenz). So kann z. B. die Ladung eines Isolierstoffes gemessen werden, indem man ihn in einen Faraday-Becher einbringt. Auch der Konduktor eines Bandgenerators kann als großer Faraday-Becher angesehen werden. Dies bedeutet, dass von der Innenwand eines elektrisch aufgeladenen Bechers keine Ladungen auf eine Probekugel aus Metall wandern, wohl aber von der äußeren Oberfläche des Bechers. Diese Entdeckung machte Michael Faraday um 1830, nach dem der Aufbau benannt wurde. Zur Messung von Ionen- oder Elektronenstrahlen wird der Faraday-Becher in den Strahl gebracht, welcher die Teilchen absorbiert. Wenn der Faraday-Becher auf konstantem Potential gehalten wird, müssen die aufgefangenen Ionen durch Elektronen, welche über einen angeschlossenen hochohmigen Widerstand (typisch 108 – 1012 Ω) in den Faraday-Becher zufließen bzw. abfließen können, ausgeglichen werden. Am Widerstand fällt deswegen eine Spannung ab, welche ein Maß für die Stärke des Stroms ist und z. B. mit einem Elektrometer gemessen werden kann. Es existieren jedoch auch Messanordnungen mit Faraday-Bechern mit geringem Widerstand, die eine zeitliche Auflösung im Nanosekundenbereich erreichen. Wird verhindert, dass reflektierte Ionen/Elektronen oder aus der Detektoroberfläche herausgeschlagene Sekundärelektronen den Faraday-Becher verlassen, kann mit einem Faraday-Auffänger direkt die Anzahl der aufgefangenen Ladungsträger pro Zeiteinheit bestimmt werden. Das kann durch die geometrische Form des Faraday-Bechers und durch auf negativem Potential liegende Suppressor-Elektroden erreicht werden, welche die Sekundärelektronen wieder zum Detektor zurückzwingen. Faraday-Auffänger werden als Alternative oder zusätzlich zum Sekundärelektronenvervielfacher (SEV) verwendet. Vorteil des Faraday-Auffängers ist seine Zuverlässigkeit und Robustheit und die Möglichkeit, den Ionenstrom oder Elektronenstrom absolut zu messen. Zudem ist die Empfindlichkeit zeitlich konstant und im Gegensatz zum SEV nicht massenabhängig. Nachteil ist die gegenüber einem SEV schlechtere Nachweisempfindlichkeit (typisch 2000 Ionen/s) und die geringere Bandbreite (d. h. lange Reaktionszeit). Ursache ist die große Zeitkonstante (typisch um 0,1 s), die sich aus der Eigenkapazität in Verbindung mit dem sehr hohen Wert des Entladewiderstandes ergibt. Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe von bestimmten Geometrien sogenannte schnelle Faraday-Tassen zu bauen, die bedeutend kleinere Zeitkonstanten bis hin zu 1 µs aufweisen. Bei Neutralgas-Faraday-Auffängern wird die Suppressor-Elektrode positiv vorgespannt, so dass die durch den Impakt von neutralen Atomen erzeugten Sekundärelektronen vom Faraday-Auffänger weggeleitet werden. Zum Ladungausgleich müssen deswegen Elektronen über den hochohmigen Widerstand nachfließen, womit ein Signal detektiert werden kann. Auch bei normalen Faraday-Bechern wird häufig mit Suppressor-Elektroden (~ 100 V Spannung) gearbeitet, um Ladungsverluste und dementsprechend Messwertverfälschungen durch die erzeugten Sekundärelektronen zu vermeiden. (de) A Faraday cup is a metal (conductive) cup designed to catch charged particles in vacuum. The resulting current can be measured and used to determine the number of ions or electrons hitting the cup. The Faraday cup was named after Michael Faraday who first theorized ions around 1830. Examples of devices which use Faraday cups include space probes (Voyager 1, & 2, Parker Solar Probe, etc.) and mass spectrometers. (en) Une cavité de Faraday est un piège à électrons formé d'une capsule de métal (conducteur). Il permet de déterminer, par mesure du courant produit, le nombre d’ions ou d’électrons interceptés. Ce dispositif est ainsi nommé en hommage au travail pionnier de Michael Faraday qui, le premier, postula l’existence des ions en 1830. (fr) La coppa di Faraday o pozzo di Faraday è un rivelatore usato in spettrometria di massa. È una coppa di metallo la cui funzione è quella di catturare gli ioni o gli elettroni liberi nel vuoto. La corrente prodotta può essere misurata e usata per determinare il numero di ioni o elettroni che sono entrati nella coppa. Fu chiamata così in onore di Michael Faraday che per primo teorizzò l'esistenza degli ioni intorno al 1830. (it) ファラデーカップ (Faraday cup) は、金属製（導電性）のカップで、帯電した粒子を真空中で捕捉する装置である。荷電粒子や電子を検出する時に使用される。 ファラデーカップは1830年、イオンについて理論づけたマイケル・ファラデーに因んで名づけられた。 宇宙探査機などに搭載されている。 (ja) Um copo de Faraday é um copo metálico (condutivo) projetado para capturar partículas carregadas no vácuo. A corrente elétrica resultante pode ser medida e usada para determinar o número de íons ou elétrons atingindo o copo. O copo de Faraday é nomeado em homenagem a Michael Faraday que primeiro teorizou íons em torno de 1830. (pt) Puszka Faradaya – metalowa komora otwarta z jednej strony, rodzaj klatki Faradaya, przeznaczona do doświadczeń i prac nad ładunkami elektrycznymi. Ciało naelektryzowane, przewodzące prąd elektryczny wprowadzone do wnętrza puszki po dotknięciu ścianki puszki oddaje całkowicie swój ładunek elektryczny puszce (przestaje być naelektryzowane). Nazwa przyrządu pochodzi od nazwiska odkrywcy Michaela Faradaya, który w roku 1830 zademonstrował własności ekranujące elektryczność klatki wykonanej z siatki metalowej. Obecnie na zasadzie puszki Faradaya są konstruowane detektory jonów. Jon (lub inna naelektryzowana cząstka) wpadając przez niewielki otwór do puszki jest przyciągana przez ścianki puszki w wyniku indukowania w puszce w pobliżu jonu ładunku o przeciwnym znaku, jon dotykając puszki oddaje jej swój ładunek. Mierzony jest powstający w ten sposób prąd. Detektory te charakteryzują się małą czułością spowodowaną małą czułością aparatury rejestrującej powstający prąd. Przez to nadają się do mierzenia dużych strumieni jonów np. wiatru słonecznego. (pl) 法拉第杯是一種金屬製設計成杯狀，用來測量帶電粒子入射強度的一種真空偵測器。測得的電流可以用來判定入射電子或離子的數量。法拉第杯是用在電學有卓著貢獻的麥可·法拉第的姓氏來命名。 (zh) Цилі́ндр Фараде́я — пристрій для визначення повного електричного заряду й інтенсивності пучка частинок. Названий на честь англійського фізика Майкла Фарадея. Пристрій виготовляють із масивного провідника, який може мати будь-яку форму, не обов'язково циліндричну, важливо лише, щоб товщини матеріалу вистачило для повного поглинання частинок пучка. Циліндр установлюють у вакуумі. Під час вимірювання на нього виводиться пучок частинок і вимірюється заряд, що стікає, з точністю до похибок вимірювання рівний заряду поглиненого пучка. Похибки вимірювання пов'язані з розсіюванням деяких частинок пучка на великі кути за межі циліндра, а також зі вторинною емісією електронів. Циліндр Фарадея широко застосовують на різних типах прискорювачів, переважно на етапах запуску і налагодження, а також для калібрування інших пристроїв, оскільки належить до руйнівних методів діагностики. (uk) Цилиндр Фарадея — устройство для определения полного электрического заряда и интенсивности пучка частиц. Назван в честь известного английского физика Майкла Фарадея. Устройство изготавливается из массивного проводника, может иметь любую форму, не обязательно цилиндрическую, важно лишь, чтобы толщины материала хватило для полного поглощения частиц пучка. Цилиндр устанавливается в вакууме. При измерениях на него выводится пучок частиц и измеряется стекающий заряд, с точностью до ошибок измерения равный заряду поглощённого пучка. Ошибки измерения связаны с рассеянием некоторых частиц пучка на большие углы за пределы цилиндра, а также со вторичной эмиссией электронов. Цилиндр Фарадея широко применяется на разных типах ускорителей, в основном на этапах запуска и наладки, а также для калибровки других устройств, поскольку относится к разрушающим методам диагностики. (ru) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Faraday_Cup.png?width=300 |
| dbo:wikiPageExternalLink | http://license.icopyright.net/user/viewFreeUse.act%3Ffuid=MTU5NjU0OTk%3D |
| dbo:wikiPageID | 1777422 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 11845 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1119393223 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Electron_multiplier dbr:Charge_carrier dbr:Voyager_1 dbr:Voyager_2 dbr:Inductively_coupled_plasma dbr:Mass_spectrometry dbr:Coulomb dbr:Electrical_circuit dbr:Electron dbr:Elementary_charge dbr:Daly_detector dbr:Microchannel_plate_detector dbr:Ion dbr:Amperes dbc:Mass_spectrometry dbr:Current_(electricity) dbr:Faraday_constant dbc:Plasma_diagnostics dbr:Parker_Solar_Probe dbr:Faraday_cage dbr:Faraday_cup_electrometer dbr:Space_probe dbc:Measuring_instruments dbc:Plasma_physics dbr:Charged_particle dbr:ISM_band dbr:Metal dbr:Michael_Faraday dbr:Secondary_electrons dbr:Vacuum dbr:SWEAP dbr:Backscattering dbr:Electron_beam dbr:I-V_characteristic dbr:Secondary_electron_emission dbr:Nanocoulombmeter dbr:File:Faraday_Cup_Fig._02.tif dbr:File:Faraday_Cup_for_Plasma_Diagnostics.tif dbr:File:Faraday_cup.jpg |
| dbp:caption | Schematic diagram of a Faraday cup (en) |
| dbp:name | Faraday cup (en) |
| dbp:related | dbr:Electron_multiplier dbr:Daly_detector dbr:Microchannel_plate_detector |
| dbp:uses | Charged particle detector (en) |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:NumBlk dbt:Short_description dbt:Technical dbt:EquationRef dbt:EquationNote dbt:Mass_spectrometry dbt:Michael_Faraday dbt:Infobox_laboratory_equipment |
| dct:subject | dbc:Mass_spectrometry dbc:Plasma_diagnostics dbc:Measuring_instruments dbc:Plasma_physics |
| gold:hypernym | dbr:Cup |
| rdf:type | yago:WikicatMeasuringInstruments yago:Artifact100021939 yago:Detector103180969 yago:Device103183080 yago:Equipment103294048 yago:Instrument103574816 yago:Instrumentality103575240 yago:MeasuringInstrument103733925 yago:Object100002684 yago:PhysicalEntity100001930 yago:WikicatIonisingRadiationDetectors dbo:SportsEvent yago:Whole100003553 |
| rdfs:comment | A Faraday cup is a metal (conductive) cup designed to catch charged particles in vacuum. The resulting current can be measured and used to determine the number of ions or electrons hitting the cup. The Faraday cup was named after Michael Faraday who first theorized ions around 1830. Examples of devices which use Faraday cups include space probes (Voyager 1, & 2, Parker Solar Probe, etc.) and mass spectrometers. (en) Une cavité de Faraday est un piège à électrons formé d'une capsule de métal (conducteur). Il permet de déterminer, par mesure du courant produit, le nombre d’ions ou d’électrons interceptés. Ce dispositif est ainsi nommé en hommage au travail pionnier de Michael Faraday qui, le premier, postula l’existence des ions en 1830. (fr) La coppa di Faraday o pozzo di Faraday è un rivelatore usato in spettrometria di massa. È una coppa di metallo la cui funzione è quella di catturare gli ioni o gli elettroni liberi nel vuoto. La corrente prodotta può essere misurata e usata per determinare il numero di ioni o elettroni che sono entrati nella coppa. Fu chiamata così in onore di Michael Faraday che per primo teorizzò l'esistenza degli ioni intorno al 1830. (it) ファラデーカップ (Faraday cup) は、金属製（導電性）のカップで、帯電した粒子を真空中で捕捉する装置である。荷電粒子や電子を検出する時に使用される。 ファラデーカップは1830年、イオンについて理論づけたマイケル・ファラデーに因んで名づけられた。 宇宙探査機などに搭載されている。 (ja) Um copo de Faraday é um copo metálico (condutivo) projetado para capturar partículas carregadas no vácuo. A corrente elétrica resultante pode ser medida e usada para determinar o número de íons ou elétrons atingindo o copo. O copo de Faraday é nomeado em homenagem a Michael Faraday que primeiro teorizou íons em torno de 1830. (pt) 法拉第杯是一種金屬製設計成杯狀，用來測量帶電粒子入射強度的一種真空偵測器。測得的電流可以用來判定入射電子或離子的數量。法拉第杯是用在電學有卓著貢獻的麥可·法拉第的姓氏來命名。 (zh) Ein Faraday-Becher (auch Faraday-Auffänger oder Faraday-Detektor oder Faraday-Tasse oder Becher-Elektrometer, abgekürzt FC oder FDC von engl. Faraday Cup) ist ein Detektor zur Messung von Ionen- oder Elektronenströmen. Bei Neutralgas-Faraday-Auffängern wird die Suppressor-Elektrode positiv vorgespannt, so dass die durch den Impakt von neutralen Atomen erzeugten Sekundärelektronen vom Faraday-Auffänger weggeleitet werden. Zum Ladungausgleich müssen deswegen Elektronen über den hochohmigen Widerstand nachfließen, womit ein Signal detektiert werden kann. (de) Puszka Faradaya – metalowa komora otwarta z jednej strony, rodzaj klatki Faradaya, przeznaczona do doświadczeń i prac nad ładunkami elektrycznymi. Ciało naelektryzowane, przewodzące prąd elektryczny wprowadzone do wnętrza puszki po dotknięciu ścianki puszki oddaje całkowicie swój ładunek elektryczny puszce (przestaje być naelektryzowane). Nazwa przyrządu pochodzi od nazwiska odkrywcy Michaela Faradaya, który w roku 1830 zademonstrował własności ekranujące elektryczność klatki wykonanej z siatki metalowej. (pl) Цилиндр Фарадея — устройство для определения полного электрического заряда и интенсивности пучка частиц. Назван в честь известного английского физика Майкла Фарадея. Устройство изготавливается из массивного проводника, может иметь любую форму, не обязательно цилиндрическую, важно лишь, чтобы толщины материала хватило для полного поглощения частиц пучка. Цилиндр устанавливается в вакууме. При измерениях на него выводится пучок частиц и измеряется стекающий заряд, с точностью до ошибок измерения равный заряду поглощённого пучка. Ошибки измерения связаны с рассеянием некоторых частиц пучка на большие углы за пределы цилиндра, а также со вторичной эмиссией электронов. Цилиндр Фарадея широко применяется на разных типах ускорителей, в основном на этапах запуска и наладки, а также для калибровки (ru) Цилі́ндр Фараде́я — пристрій для визначення повного електричного заряду й інтенсивності пучка частинок. Названий на честь англійського фізика Майкла Фарадея. Пристрій виготовляють із масивного провідника, який може мати будь-яку форму, не обов'язково циліндричну, важливо лише, щоб товщини матеріалу вистачило для повного поглинання частинок пучка. Циліндр установлюють у вакуумі. Під час вимірювання на нього виводиться пучок частинок і вимірюється заряд, що стікає, з точністю до похибок вимірювання рівний заряду поглиненого пучка. Похибки вимірювання пов'язані з розсіюванням деяких частинок пучка на великі кути за межі циліндра, а також зі вторинною емісією електронів. Циліндр Фарадея широко застосовують на різних типах прискорювачів, переважно на етапах запуску і налагодження, а також для к (uk) |
| rdfs:label | Faraday-Becher (de) Faraday cup (en) Cavité de Faraday (fr) Coppa di Faraday (it) ファラデーカップ (ja) Puszka Faradaya (pl) Copo de Faraday (pt) Цилиндр Фарадея (ru) 法拉第杯 (zh) Циліндр Фарадея (uk) |
| owl:sameAs | freebase:Faraday cup yago-res:Faraday cup wikidata:Faraday cup dbpedia-de:Faraday cup dbpedia-fa:Faraday cup dbpedia-fi:Faraday cup dbpedia-fr:Faraday cup http://hi.dbpedia.org/resource/फैराडे_कप dbpedia-hu:Faraday cup http://hy.dbpedia.org/resource/Ֆարադեյի_գլան dbpedia-it:Faraday cup dbpedia-ja:Faraday cup dbpedia-no:Faraday cup dbpedia-pl:Faraday cup dbpedia-pt:Faraday cup dbpedia-ru:Faraday cup dbpedia-tr:Faraday cup dbpedia-uk:Faraday cup dbpedia-vi:Faraday cup dbpedia-zh:Faraday cup https://global.dbpedia.org/id/rshW |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Faraday_cup?oldid=1119393223&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Faraday_Cup.png wiki-commons:Special:FilePath/Faraday_cup.jpg |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Faraday_cup |
| is dbo:knownFor of | dbr:Michael_Faraday |
| is dbo:wikiPageDisambiguates of | dbr:Faraday_(disambiguation) |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Faraday_Cup_in_Plasma_Diagnostics dbr:Faraday_cup_in_plasma_diagnostics dbr:Faraday_plate |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Pressure_measurement dbr:Electron_gun dbr:Electron_multiplier dbr:Electrostatic_fieldmeter dbr:Deep_Space_Climate_Observatory dbr:Hitchhiker_1 dbr:Hitchhiker_2 dbr:Davisson–Germer_experiment dbr:Index_of_physics_articles_(F) dbr:Integrator dbr:Mass_spectrometry dbr:List_of_plasma_physics_articles dbr:List_of_sensors dbr:Hot-filament_ionization_gauge dbr:Thermal_ionization_mass_spectrometry dbr:Bruno_Rossi dbr:Wind_(spacecraft) dbr:Ion_gun dbr:Faraday_(disambiguation) dbr:Explorer_10 dbr:Explorer_18 dbr:Explorer_21 dbr:Explorer_28 dbr:Explorer_33 dbr:Explorer_47 dbr:Explorer_50 dbr:Faraday_constant dbr:Parker_Solar_Probe dbr:Faraday_cup_electrometer dbr:Isotope-ratio_mass_spectrometry dbr:Coulombmeter dbr:Aeronomy dbr:Transmission_electron_microscopy dbr:Plasma_(physics) dbr:Field-emission_microscopy dbr:Michael_Faraday dbr:Radiocarbon_dating dbr:Radiometric_dating dbr:Secondary_ion_mass_spectrometry dbr:List_of_things_named_after_Michael_Faraday dbr:Low-energy_electron_diffraction dbr:Plasma_Instrument_for_Magnetic_Sounding dbr:Plasma_diagnostics dbr:SWEAP dbr:Faraday_Cup_in_Plasma_Diagnostics dbr:Faraday_cup_in_plasma_diagnostics dbr:Faraday_plate |
| is dbp:knownFor of | dbr:Michael_Faraday |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Faraday_cup |
