一種早期的核輻射探測器，也是最早的帶電粒子徑跡探測器。是C.T.R.威耳孫於1896年提出的，故稱威耳孫雲室。(見彩圖)
C.T.R.威耳孫(1869～1959)改進過的雲室(1912) 郭奕玲供稿根據離子在過飽和蒸氣中可以作為凝聚中心，使蒸氣凝成液滴的原理，使一個充滿飽和可凝蒸氣的容器在絕熱條件下急速膨脹，蒸氣溫度驟降，形成過飽和狀態。這時若有帶電粒子進入過飽和區使路徑上的氣體分子電離，則粒子徑跡上的離子都可能作為凝聚中心凝成可見大小的液滴，從而把粒子的徑跡顯示出來。
雲室所用的氣體大多是空氣或氬氣，蒸氣大多是乙醇和甲醇。室體直徑大的可達1米左右，最大重復率約3次/分。當輻射穿過計數管進入雲室時，用計數管輸出的信號觸發膨脹機構，使雲室膨脹。因為膨脹後外界熱量很快傳入雲室使過飽和消失。這種雲室的靈敏時間很短，一般為數毫秒至1～2秒。
為瞭克服膨脹雲室的靈敏時間短的缺點，在它出現後又發展瞭一種利用重力使飽和蒸氣由高溫區向低溫區擴散形成過飽和區的方法，隻要擴散氣流穩定，過飽和狀態就可持續並形成靈敏區。這種雲室稱為擴散雲室。
雲室在粒子物理研究中是一種有用的探測工具，例如，正電子，即C.D.安德森利用雲室發現的(見反粒子)。由於雲室靈敏時間短，工作效率低等原因，在核物理實驗中已很少應用。但在高能物理，特別是宇宙線研究中，膨脹雲室仍不失為一種有用的探測工具。在粒子物理實驗中還發展瞭一些其他類型的粒子徑跡探測器，如氣泡室、火花室和流光室等。