Time Projection Chamber ( TPC ) on yhdistelmä drift- ja suhteellisia kameroita . Nämä kamerat ovat monipuolisin työkalu korkean energian fysiikan, koska niiden avulla saadaan kolmiulotteinen elektroninen kuva radasta, jonka spatiaalinen resoluutio on vertailukelpoinen kaikissa kolmessa koordinaatissa. Aikaprojektiokameran rakenne on esitetty kaavamaisesti kuvassa. Pohjimmiltaan se on yhdistelmä ajelehtia ja suhteellisia kammioita. Kaasulla täytetyssä drift-tilavuudessa syntyy tasainen sähkökenttä lisäelektrodien avulla kahden pystytason väliin, jotka rajoittavat kammion tilavuutta.
Kammiotilavuuden ylittävän relativistisen varautuneen hiukkasen rata koostuu ionisaatioklustereiden ketjusta . Jokainen klusteri sisältää primaarisen ionisaatioelektronin ja (useimmiten) nollasta 3-4 toissijaiseen ionisaatioelektroniin, jotka esiintyvät primaaristen ionisaatioelektronien δ jäljillä. Klusterien määrä pituusyksikköä kohti on pieni - se on yhtä suuri kuin primääristen ionisaatiotapahtumien lukumäärä ja esimerkiksi argonilla on noin 30 kappaletta per 1 cm ilmakehän paineessa. Siten keskimääräinen klusterien välinen etäisyys on noin 330 µm. Klusterin koko on pieni tähän arvoon verrattuna, koska δ-elektroneissa tapahtuu voimakasta sirontaa aineen ionisaation aikana. Näin ollen aluksi erilliset elektroniklusterit, jotka sisältävät 1-5 elektronia, jotka ovat spatiaalisesti erotettuina toisistaan, alkavat ajautua radalta sähkökentän suuntaan. Koska etäisyys, jolla elektronit ajautuvat, on suuri - jopa 2 m - elektronien diffuusio tällaisen ryömintäraon yli johtaa yksittäisten klustereiden päällekkäisyyteen. Tätä ei tapahdu, jos riittävän voimakas magneettikenttä kohdistetaan rinnakkain sähkökentän kanssa, jossa tällaiset kammiot yleensä toimivat, koska magneettikenttä mahdollistaa hiukkasen liikemäärän mittaamisen kaavan mukaan
rs = 300 HRmissä p on hiukkasen liikemäärä, GeV/c; c on valon nopeus, m/s; H on magneettikentän voimakkuus, Gauss; R on liikeradan kaarevuussäde, m.
Magneettikentän, jonka voimakkuus B = 15000 Gauss, käyttö mahdollistaa elektronien diffuusiota niiden ajautumisen (ja magneettikentän vektorin) suunnan poikittaisessa suunnassa lähes kahdella suuruusluokalla.
Tästä johtuen elektroniklusterit ajautuvat käytännössä ilman päällekkäisyyttä kammion vasempaan seinämään, jossa sijaitsee monilankainen suhteellinen kammio, jossa on (yleensä) pad katodinen tiedonhaku. Anodilankoja lähestyvien elektroniklusterien muodostamat elektroni-ionivyöryt luovat indusoituja varauksia katodityynyihin. Siten kunkin klusterin x, y -koordinaatit mitataan erikseen x, y -tasossa, kohtisuorassa kuviotasoon nähden (täplien tasossa). Kolmas koordinaatti z mitataan elektroniklusterin ryömintäajalla sen muodostumispaikasta vastaavalle anodilangalle , josta ryöminnän loppua vastaava signaali otetaan.
Kameroiden koordinaattiresoluutio x-, y-akseleilla määräytyy etäisyyden anodilangasta katoditasoon ja tyynyn koon mukaan. Tyypillinen x, y -resoluutio on noin 200 µm tai hieman vähemmän. Z-koordinaattien resoluutio on yleensä hieman huonompi ja on noin 400-500 μm. Yksittäisten klustereiden aiheuttamien lumivyöryjen suhteellisesta tallennustilasta johtuen aikaprojektiokamera mahdollistaa paitsi spatiaalisen kuvan saamisen kappaleesta (sähköisten signaalien yhdistelmän muodossa, joka tulee käsitellä sopivalla tavalla) , vaan myös hiukkasen ominaisionisaatiohäviön mittaamiseen dE/dx. Kun saadaan kolmiulotteinen kuva raidasta, aikaprojektiokamerat mahdollistavat samanaikaisesti suuren määrän raitoja, eli tapahtumia, joissa on suuri määrä tuotettuja hiukkasia, tallentamisen.
Aikaprojektiokameran vakava haitta on kuitenkin sen suuri kuollut aika. Elektroniklusterin drift-aika 2 m:n etäisyydellä on noin 40 μs. Jos drift-ajan aikana tapahtuu toinen tapahtuma, näiden kahden tapahtuman jäljet menevät päällekkäin, jolloin niitä on mahdotonta ymmärtää. Siksi tapahtumien rekisteröinnin keskimääräisen frekvenssin tulisi olla 1–2 suuruusluokkaa pienempi kuin maksimiryömintäaika.
Lisäksi suurilla kammioilla anodijohtojen määrä voi olla useita tuhansia ja tyynyjen määrä - useita kymmeniä tuhansia, mikä vaatii erittäin suuren määrän tallennuselektroniikkaa ja erityisten prosessorien käyttöä alustavaan analyysiin ja vaimennukseen. kanavien lukeminen nollasignaaleilla.