Una cavità di Faraday è una trappola di elettroni formata da una capsula metallica (conduttore). Permette di determinare, misurando la corrente prodotta, il numero di ioni o elettroni intercettati. Questo dispositivo è così chiamato in omaggio al lavoro pionieristico di Michael Faraday, che fu il primo a postulare l'esistenza degli ioni nel 1830.
Quando un fascio o un fascio di ioni colpisce il metallo, l'anodo ricevente si carica elettricamente e gli ioni vengono neutralizzati (completando il loro strato elettronico). Possiamo quindi collegare l'anodo a un circuito per misurare la corrente (ovviamente molto bassa) e dedurre il numero di ioni intrappolati. In linea di principio, una cavità di Faraday è solo un dipolo elettrico i cui portatori di carica sono ioni: la cavità si interfaccia con un metallo conduttivo i cui portatori di carica sono (come con la maggior parte dei circuiti) elettroni. Misurando la corrente elettrica (cioè il numero di elettroni che attraversano il circuito in un secondo) nel circuito, è possibile determinare il numero di cariche trasportate dagli ioni nel traferro del dipolo. Per radiazioni ioniche continue (ogni ione trasporta una sola carica)
dove N è il numero di ioni osservati in un intervallo di tempo t (in secondi), I è l'intensità della corrente (in ampere A) ed e è la carica elementare (circa 1,60 × 10 −19 C ). Pertanto, un'intensità di 1 nA (= 10 −9 A) corrisponde a quasi 6 miliardi di impatti ionici al secondo sull'anodo.
Seguendo lo stesso principio, una cavità di Faraday può fungere da collettore di elettroni nel vuoto (come quelli di un raggio catodico , per esempio). In questo caso gli elettroni colpiscono semplicemente la piastra metallica piatta e generano una corrente. Le cavità di Faraday non sono sensibili come un rivelatore elettromoltiplicatore , ma la loro accuratezza relativa è apprezzata perché misurano direttamente la corrente ionica.
Il conteggio dei carichi intercettati per unità di tempo è influenzato in due modi: