Tidsprojektionskammeret ( TPC ) er en kombination af drift- og proportionalkameraer . Disse kameraer er det mest alsidige værktøj inden for højenergifysik, da de gør det muligt at opnå et tredimensionelt elektronisk billede af et spor med en sammenlignelig rumlig opløsning i alle tre koordinater. Udformningen af tidsprojektionskameraet er vist skematisk på figuren. I det væsentlige er det en kombination af drift- og proportionalkamre. I driftvolumenet fyldt med gas skabes et ensartet elektrisk felt ved hjælp af yderligere elektroder mellem to lodrette planer, der begrænser kammerets volumen.
Sporet af en relativistisk ladet partikel, der krydser kammervolumenet, består af en kæde af ioniseringsklynger . Hver klynge indeholder en primær ioniseringselektron og (for det meste) fra nul til 3-4 sekundære ioniseringselektroner, der vises på spor af primær ionisering δ elektroner . Antallet af klynger pr. længdeenhed er lille - det er lig med antallet af primære ioniseringsbegivenheder, og for argon er det for eksempel omkring 30 stykker pr. 1 cm ved atmosfærisk tryk. Således er den gennemsnitlige afstand mellem klynger omkring 330 µm. Størrelsen af klyngen er lille i forhold til denne værdi, da δ-elektronerne undergår kraftig spredning under ionisering af stoffet. Således begynder separate elektronklynger, der indeholder fra 1 til 5 elektroner, rumligt adskilt fra hinanden, at drive fra sporet i retning af det elektriske felt. Da afstanden, over hvilken elektronerne driver er stor - op til 2 m - vil diffusionen af elektroner over et sådant afdriftsgab føre til overlapning af individuelle klynger. Dette sker ikke, hvis et tilstrækkeligt stærkt magnetfelt påføres parallelt med det elektriske felt, hvor sådanne kamre som regel fungerer, da magnetfeltet gør det muligt at måle partiklens momentum ifølge formlen
rs = 300 HRhvor p er partiklens momentum, GeV/c; c er lysets hastighed, m/s; H er magnetfeltstyrken, Gauss; R er krumningsradius for banen, m.
Anvendelsen af et magnetfelt med en styrke B = 15000 Gauss gør det muligt at reducere diffusionen af elektroner i retningen på tværs af retningen af deres drift (og magnetfeltvektoren) med næsten to størrelsesordener.
På grund af dette driver elektronklyngerne, praktisk talt uden at overlappe hinanden, til venstre væg af kammeret, hvor et multiwire proportionalt kammer med (normalt) katodisk dataoptagelse er placeret. Elektron-ion laviner dannet af elektronklynger, der nærmer sig anodetrådene, skaber inducerede ladninger på katodepuderne. Således måles x, y-koordinaterne for hver klynge separat i x, y-planet, vinkelret på mønsterplanet (i pudernes plan). Den tredje koordinat z måles ved elektronklyngens drifttid fra dannelsesstedet til den tilsvarende anodeledning , hvorfra signalet svarende til afdriftens afslutning tages.
Koordinatopløsningen af kameraerne langs x-, y-akserne bestemmes af afstanden fra anodefilamentet til katodeplanet og pudens størrelse. En typisk x, y opløsning er omkring 200 µm eller lidt mindre. Z-koordinatopløsningen er normalt noget dårligere og beløber sig til omkring 400-500 μm. På grund af den proportionelle optagelsestilstand af laviner forårsaget af individuelle klynger gør tidsprojektionskameraet det muligt at opnå ikke kun et rumligt billede af sporet (i form af en kombination af elektroniske signaler, der bør behandles på en passende måde) , men også for at måle det specifikke ioniseringstab af partiklen dE/dx. Ved at opnå et tredimensionelt billede af et spor tillader tidsprojektionskameraer samtidig optagelse af et stort antal spor, det vil sige hændelser med en stor mangfoldighed af producerede partikler.
En alvorlig ulempe ved tidsprojektionskameraet er dog dets store dødtid. Driftstiden for en elektronklynge over en afstand på 2 m er omkring 40 μs. Hvis der opstår en anden hændelse i løbet af drifttiden, vil sporene af de to hændelser overlappe hinanden, hvilket gør det umuligt at forstå dem. Derfor bør den gennemsnitlige frekvens af hændelsesregistrering være 1-2 størrelsesordener mindre end den maksimale drifttid.
Derudover kan antallet af anodetråde med store kammerstørrelser nå flere tusinde, og antallet af puder - flere titusinder, hvilket kræver en meget stor mængde optageelektronik og brug af specielle processorer til foreløbig analyse og undertrykkelse af læse kanaler med nul signaler.