ファラデーカップの原理

質問

荷電粒子の個数をファラデーカップとエレクトロメータを使って測りたいのですが、肝心のファラデーカップの原理が分からなくていろいろインターネットで調べています。情報をよろしくお願いします。

回答No.1

triones

荷電粒子のビームを普通に平板に受けて電流量を測ろうとすると、
２次電子が発生する分、誤差が生じます。すなわち平板からマイナスの
電荷をもった２次電子がアース電位に逃げていくことで、平板－アース間
に流れる電流量で測ろうとした荷電粒子（よほどのことがない限りプラス
ですよね）の電流量が水増しして測定されます。

ファラデーカップのねらいは、この２次電子をアースに逃がさないで、
再び測定用の平板に押し戻す事にあります。
従って、測定用平板をぐるっと電極で取り囲んで、その電極の電位を
だいたい数１０から１００Ｖくらい、平板よりマイナスにします。
（これは多分入射粒子のエネルギーにもよると思われますが）

「ぐるっと取り囲む」と書きましたが、実際はビーム径より若干大きな
穴の空いた絞り（アパチャー）とその絞りと同電位の側面電極が一体に
なっていたりして、全体としてビームをカップ状の測定器で受けるような
格好になります。

のぞき穴のあいた入れ物で、その中から電気が逃げないという原理ですので、
黒体輻射の正確なのは、壺の中をのぞき込む場合というのに多少似てます。

補足

ご丁寧なご回答本当にありがとうございます。
測定対象が荷電粒子のビームではなくて、
プラズマ化された粒子の場合（Ｎ２、Ｏ２がプラズマ化されたものなど）
その荷電量をファラデーカップにより計測することは可能なのでしょうか？