İçeriğe atla

Faraday kupası

Faraday kupasının şematik diyagramı
KullanımıYüklü parçacık detektörü

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.[1] 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

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:

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

Kaynakça

  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. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

Fotoelektrik etki ya da fotoemisyon, ışık bir maddeyi aydınlattığında elektronların ya da diğer serbest taşıyıcıların ortaya çıkmasıdır. Bu bağlamda ortaya çıkan elektronlar, fotoelektronlar olarak adlandırılır. Bu olay genellikle elektronik fiziğinde hatta kuantum kimyası ya da elektrokimya gibi alanlarda çalışılır.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik yükü</span> bir nesnenin elektriksel alan ile etkileşimi neticesinde ölçülebilen fiziksel özelliği

Elektrik yükü veya elektriksel yük, bir maddenin elektrik yüklü diğer bir maddeyle yakınlaştığı zaman meydana gelen kuvvetten etkilenmesine sebep olan fiziksel özelliktir. Pozitif ve Negatif olmak üzere iki tür elektriksel yük vardır. Pozitif yüklü maddeler, diğer pozitif yüklü maddeler tarafından itilirken, negatif yüklü olanlar tarafından çekilir; negatif yüklü maddeler de negatif yüklüler tarafından itilir ve pozitif olanlar tarafından çekilir. Bir cisimde negatif yükler pozitif yüklere dominantsa, negatif yüklüdür; tersi durumdaysa pozitif yüklüdür; dominantlık söz konusu değilse yüksüzdür. Uluslararası Birim Sistemi (SI) elektrik yükünü coulomb (C) olarak adlandırırken, elektrik mühendisliğinde amper-saat (Ah) olarak ve kimyada da elemanter yük (e) olarak adlandırmak mümkündür. Q sembolü genellikle yükü ifade etmek için kullanılır. Yüklü cisimlerin birbirleriyle nasıl iletişimde olduklarını anlatan çalışma klasik elektromanyetizmadır ve kuantum mekaniğinin göz ardı edilebildiği ölçüde doğrudur.

<span class="mw-page-title-main">Yarı iletken</span> Normal şartlar altında yalıtkan iken belirli fiziksel etkilerde iletken duruma geçen madde

Yarı iletken üzerine yapılan mekanik işin etkisiyle iletken özelliği kazanabilen, normal şartlar altında yalıtkan olan maddelerdir.

<span class="mw-page-title-main">Coulomb</span> SI (uluslar arası birim) türetilmiş elektrik yükü birimi

Coulomb, Elektrik yükü birimi olup simgesi: C dir. Charles Augustin de Coulomb'un (1736-1806) adına ithafen verilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik akımı</span> elektrik yükü akışı

Elektrik akımı, elektriksel akım veya cereyan, en kısa tanımıyla elektriksel yük taşıyan parçacıkların hareketidir. Bu yük genellikle elektrik devrelerindeki kabloların içerisinde hareket eden elektronlar tarafından taşınmaktadır. Ayrıca, elektrolit içerisindeki iyonlar tarafından ya da plazma içindeki hem iyonlar hem de elektronlar tarafından taşınabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">İyon</span> toplam elektron sayısının toplam proton sayısına eşit olmadığı, atoma net pozitif veya negatif elektrik yükü veren atom veya molekül

İyon ya da yerdeş, bir veya daha çok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atomdan oluşmuş elektrik yüklü parçacıktır. Atomlar kararsız yapılarından kurtulmak ve kararlı hale gelebilmek için elektron alırlar ya da kaybederler. Bunun için de başka bir atomla ya da kökle bağ kurarlar.

<span class="mw-page-title-main">İyonosfer</span>

İyonosfer, atmosferin elektromanyetik dalgaları yansıtacak miktarda iyonların ve serbest elektronların bulunduğu 70 km ile 400 km lik kısmı. Termosferi tamamen kapsarken, mezosfer ve ekzosferin bir kısmını kapsar.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal bağ</span> atomları birbirine bağlanmasını ve bir arada kalmasını sağlayan kuvvet

Kimyasal bağ, atomların veya iyonların molekülleri, kristalleri ve diğer yapıları oluşturmak üzere birleşmesidir. Bağ, iyonik bağlar'da olduğu gibi zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvetten veya kovalent bağ'larda olduğu gibi elektronların paylaşılmasından veya bu etkilerin bazı kombinasyonlarından kaynaklanabilir. Açıklanan kimyasal bağların farklı mukavemetleri vardır: kovalent, iyonik ve metalik bağlar gibi "güçlü bağlar" veya "birincil bağlar" ve dipol-dipol etkileşimleri, London dağılım kuvveti ve hidrojen bağı gibi "zayıf bağlar" veya "ikincil bağlar" vardır.

<span class="mw-page-title-main">Plazma</span> gaz haldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal reaksiyonun kontrollü etkileşim süreci

Plazma, gaz hâldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal tepkimenin kontrollü etkileşim sürecine verilen genel ad. Daha kolay bir tanımla; atomun elektronlardan arınmış hâlidir.

<span class="mw-page-title-main">Enerji seviyesi</span>

Enerji seviyesi, atom çekirdeğinin etrafında katman katman biçiminde bulunan kısımların her biridir. Bu yörüngelerde elektronlar bulunur. Yörüngenin numarası; 1, 2, 3, 4, ... gibi sayı değerlerini alabilir. Yörünge numarasına baş kuantum sayısı da denir ve "n" ile gösterilir. Yörünge numarası ile yörüngenin çekirdeğe uzaklığı doğru orantılıdır.

Elektriksel iletkenlik iletken bir malzemeye uygulanan elektriksel alan etkisinde yük taşıyıcılarının uzak mesafeli hareketleri sonucu oluşur. Dört tür yük taşıyıcısı vardır.

<span class="mw-page-title-main">Hall etkisi</span> Bir elektrik iletkeni boyunca voltaj farkı üretimi

Manyetik alan içerisinde bulunan ve üzerinden akım geçen bir iletken boyunca gerilim oluşması olayına Hall etkisi denilmektedir. 1879'da Dr. Edwin Hall tarafından keşfedilmiştir. Gerilimin doğrultusu iletkenden geçen akımın ve manyetik alanın yönüne diktir.

Fizikte, Faraday etkisi ışığın ve manyetik alanın bir ortam içindeki ilişkisini ele alan bir manyeto-optik olgudur. Faraday etkisi, yayınım yönündeki manyetik alan bileşenine neredeyse dik olan bir polarize levhanın dönmesine neden olur.

Fermi enerjisi, elektronların toplam kimyasal potansiyeli ya da elektrokimyasal potansiyeli olarak tanımlanır ve µ veya şeklinde gösterilir. Bir cismin Fermi seviyesi, bir termodinamik miktardır ve termodinamik iş, cisme bir elektron eklemeye ihtiyaç duyduğundan ötürü, Fermi seviyesi önemlidir. Fermi seviyesinin açık bir şekilde anlaşılması-elektronik özelliklerin belirlenmesinde Fermi seviyesinin elektronik bağ yapısı ile olan ilişkisi ve bir elektronik devrede Fermi seviyesinin voltaj ve yük akışı ile olan ilişkisi- katı hal fiziğinin anlaşılması için gereklidir.

Elektromanyetik indüksiyon, değişen bir alana maruz kalmış bir iletkenin üzerindeki potansiyel fark (voltaj) üretimidir.

Sürüklenme hızı, bir parçacığın -elektron gibi- elektrik alandan dolayı ulaştığı ortalama hızdır. Ayrıca, parçacıkların hareketlerinin tanımlandığı düzlemden dolayı eksen ile ilgili sürüklenme hızına da karşılık gelebilir. Genel olarak, bir elektron bir iletken içinde Fermi hızında tıkırdayacaktır. Bir elektrik alan uygulaması bu rastgele hareketi tek bir yönde küçük bir hızla verecektir.

<span class="mw-page-title-main">Cooper çifti</span>

Yoğun madde fiziğinde, Cooper iletken çifti veya bina kontrol sistemi (BCS) iletken çiftinin belli koşullarda düşük sıcaklıkla sınırlanmasının elektron iletkeni olduğu ilk kez 1956 yılında Amerikalı fizikçi Leon Cooper tarafından tanımlanmıştır. Metal bir kapta elektronlar arasında rastgele küçük bir etkileşimin Fermi enerjiden daha düşük bir enerji imkânı sağlayan ikili elektronların durumuna sebep olduğunu ve bu ikililik durumunun sınırlı olduğunu gösterdi. Konvensiyonel süper iletkenlerde, bu etkileşim elektro-fonondan kaynaklı olmasıdır. Cooper çifti için süper iletkenlik, 1979 yılında Nobel ödülü alan John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer tarafından ilerletilmiş BCS teorisinde tanımlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Elektron göçü</span>

Elektron göçü, iletken elektronlar ve dağılmış metal atomları arasındaki momentum transferinden dolayı iletkendeki iyonların aşamalı hareketinden kaynaklanan materyalin taşınmasıdır. Bu etki, mikroelektronikler ve ilgili yapılar gibi yüksek doğru akım yoğunluklarının kullanıldığı uygulamalarda çok önemlidir. Mikroçipler gibi elektroniklerde boyut azaldıkça, bu etkinin pratik önemi artıyor.

<span class="mw-page-title-main">Elektriksel özdirenç ve iletkenlik</span> Wikimedia anlam ayrımı sayfası

Elektriksel öz direnç, belirli bir malzemenin elektrik akımının akışına karşı nicelleştiren bir özelliktir. Düşük bir direnç kolaylıkla elektrik akımının akışını sağlayan bir malzeme anlamına gelir. Karşıt değeri, elektrik akımının geçiş kolaylığını ölçen elektriksel iletkenliktir. Elektriksel direnç, mekanik sürtünme ile kavramsal paralelliklere sahiptir. Elektriksel direncin SI birimi ohm, elektriksel iletkenliğin birimi ise siemens (birim) (S)'dir.

<span class="mw-page-title-main">Elektron multipleri</span>

Bir elektron multipleri, gelen yüklerini çoğaltan bir vakum tüpü yapısıdır. İkincil emisyon adı verilen bir süreçte, tek bir elektron, ikincil emisyonlu malzeme üzerine bombardımana tutulduğunda, kabaca 1 ila 3 elektron emisyonunu indükleyebilir. Bu metal plaka ile bir başkası arasına bir elektrik potansiyeli uygulanırsa, yayılan elektronlar bir sonraki metal plakaya hızlanacak ve daha fazla elektronun ikincil emisyonunu indükleyecektir. Bu, birkaç kez tekrarlanabilir ve tümü metal bir anot tarafından toplanan büyük bir elektron yağmuru ile sonuçlanır. Bu olayların hepsi sadece bir elektron ile gerçekleşir.