Coppa di Faraday

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.^[1] Fu chiamata così in onore di Michael Faraday che per primo teorizzò l'esistenza degli ioni intorno al 1830.

Meccanismo

Quando uno ione finisce sul metallo della coppa la sua carica viene neutralizzata e si forma una corrente. Le cariche prelevate che raggiungono la coppa di Faraday andranno a disporsi all'esterno della coppa e non al suo interno perché essendo dello stesso segno tendono ad allontanarsi il più possibile e quindi stare il più all'esterno possibile. Misurando la corrente si può conoscere il numero di ioni o elettroni che sono andati sul rivelatore. Per un fascio ionico continuo, in cui ogni ione ha una carica singola:

Faraday cup with an electron-suppressor plate in front

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

dove N è il numero di ioni osservati in un tempo t, I è la corrente misurata ed e è la carica elementare.

Una corrente di 1 nA (10⁻⁹ A) corrisponde a circa 6 miliardi di ioni che entrano nella coppa di Faraday ogni secondo.

La coppa di Faraday non è sensibile come un elettromoltiplicatore ma è molto accurata per via della relazione diretta tra corrente misurata e numero di ioni.