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。
ファラデーカップの名称はマイケル・ファラデーに由来する。
宇宙探査機などに搭載されている。
作動原理 イオンや電子などの電荷を持った荷電粒子が金属に当たると、金属には電荷がたまる。この時、金属に電流計をつないでおくと、電流計には入射した荷電粒子の数に応じた電流が流れる。この金属の事をファラデーカップと呼ぶ。ファラデーカップは真空内も含めた電気回路の一部といえ、真空中では荷電粒子が電荷を運び、ファラデーカップから電流計などの導線部分では導線内の電子が電荷を運んでいる。電流は単位時間あたりに回路を通過する電荷量を表しており、ファラデーカップに流れ込む電流を測る事で、ファラデーカップに入射した荷電粒子の単位時間あたりの数Nを決定できる。連続的な1価イオンのイオンビームの場合、以下の式でNは表される。
ここで，I は観測された電流値（アンペア）、eは電気素量（約 1.60 × 10−19 C）である。測定された電流値が1ナノアンペア (10−9 A) であった場合，1秒あたり約60億個のイオンがファラデーカップに入射したことになる。
ファラデーカップは電子増倍管の様な1個の荷電粒子に対して敏感な検出器ではないが，入射する荷電粒子の数と電流値の関係が直接的であるため，精度の面で高く評価されている．
測定誤差と制約 荷電粒子が捕集面に衝突すると、二次電子が放出される。これがカップの外へ逃げると、測定電流に入射ビーム以外の寄与が加わる。そのため、入口付近の電極に負の電圧を加えて二次電子を押し戻す方法や、磁場で電子の軌道を曲げて逃走を抑える方法が用いられる。
加速器のビーム電流を測る場合、ファラデーカップは粒子を吸収してビームを遮る測定器である。したがって、ビームを通過させたまま測る変流器とは用途が異なる。また、粒子のエネルギーを受け止めるため、強いビームでは発熱や捕集体の損傷が使用上の制約となる。
宇宙探査での利用 パーカー・ソーラー・プローブの観測装置SWEAPには、ファラデーカップ型のSolar Probe Cup（SPC）が搭載されている。SPCは探査機の熱遮蔽板の外側で太陽風を直接受け、プラズマの速度、密度、温度を測る。捕集板の前に複数のグリッドを備え、その一部に可変高電圧を加えて粒子を選別する。これにより、単に電流を測るだけでなく、太陽風粒子の性質を調べることができる。
関連 電子増倍管 マイクロチャンネルプレート ダーリー検出器 ファラデーカップ電流計 ファラデーケージ ファラデー定数
脚注
外部リンク What is a Faraday Cup? at faraday-cup.com