一種利用氣體火花放電的粒子探測器。如圖所示，火花室由若幹金屬板組成，室內充有一個大氣壓的氦氖混合氣體。當一個帶電粒子入射後，沿粒子徑跡的氣體分子被電離。同時，粒子使計數器望遠鏡構成的觸發系統動作，觸發一個前沿陡峭的高壓脈衝加到板上，使電子發生“雪崩”，造成高度電離的導電通道，產生火花放電，最後用照相法錄下火花。使用時，為瞭避免散射或相互作用，常用幾十微米厚的鋁箔做金屬板。但對γ射線，則常用鉛板，兼作轉換體。γ射線在鉛板中產生的電電子對簇射可形成火花。作為高能粒子探測器，火花室有較好的空間分辨率，其定位精度稍低於氣泡室。但是它可觸發動作，事例選擇能力強。在γ射線天文觀測中，它能適應γ射線點源流強低、探測環境電子本底高的特點。火花室的探測面積可以做得很大，借以提高靈敏度，並對點源精確定位，大大提高儀器的信噪比，從而減小本底幹擾。所以，在衛星或氣球上的γ射線探測系統中，火花室常用來作為中心探測器。
在結構上，火花室可分為窄縫室和寬縫室兩類。前者沿電場方向放電，後者則在較寬的范圍內（約50°），沿粒子徑跡放電。γ射線天文觀測常用窄縫室。火花室根據數據顯示方式不同，還有用微音器拾取火花聲音到達時間進行定位的聲室。有一種用攝像管代替照相的方法，將火花徑跡以電荷形式存貯在管子的光陰極上。電荷量與光強有關，用電子槍發出的電子束對電荷分佈進行掃描，便可得到徑跡數據，記錄在磁帶上。這種方法的靈敏度和分辨率比照相法低。將火花室置於強磁場中可構成磁譜儀，根據徑跡的偏轉曲率，可測量帶電粒子的動量和所帶電荷的符號。