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ワイヤーチャンバーまたはマルチワイヤー比例計数管は、荷電粒子や光子を検出し、気体イオン化の軌跡を追跡することで、それらの軌道に関する位置情報を提供する比例計数管の一種である。 [ 1 ] [ 2 ]この技術は、写真技術を使用していたバブルチャンバー粒子検出方法 よりも改良されており、高速電子機器で粒子の経路を追跡できるようになった。
マルチワイヤチャンバーは、正の直流電圧が印加されたアノードワイヤのアレイを使用し、導電性の壁を持つ低電位のカソードチャンバー内をワイヤが通っています。チャンバー内にはアルゴン/メタン混合ガスなどのガスが充填されており、チューブを通過する電離粒子は周囲のガス原子を電離し、正イオンと電子からなるイオン対を生成します。これらのイオン対はチャンバー内の電界によって加速され、再結合が防止されます。電子はアノードへ、正イオンはカソードへと加速されます。アノードでは、タウンゼント雪崩と呼ばれる現象が発生します。これにより、検出された粒子によって沈着された電離エネルギーに比例する、各電離事象ごとに測定可能な電流が流れます。各ワイヤからの電流パルスを個別に測定することで、粒子の軌跡を求めることができます。この基本設計の応用例として、薄型ギャップチャンバー、抵抗板チャンバー、ドリフトチャンバーなどがあります。ドリフトチャンバーは、時間投影、マイクロストリップガス、シリコンを使用するタイプの検出器として知られるチャンバー設計で特定の用途の範囲に細分化することもできます。 [ 3 ] [ 4 ]
1968年、ジョルジュ・シャルパックは、欧州原子核研究機構（CERN）に在籍中に、多線比例計数管（MWPC）を発明・開発した。この発明により、彼は1992年にノーベル物理学賞を受賞した。この計数管は、それまでのバブルチャンバーの検出速度（毎秒1～2個の粒子）を毎秒1000個の粒子検出へと向上させた。MWPCは粒子検出から電子信号を生成し、科学者がコンピュータを介してデータを分析することを可能にした。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]多線比例計数管は、スパークチャンバーの発展形である。[ 8 ]
典型的な実験では、チャンバーにはこれらのガスの混合物が含まれています。[ 2 ]
チャンバーには以下のものも充填できる。
高エネルギー物理実験では、粒子の軌跡を観察するために用いられます。長い間、この目的にはバブルチャンバーが使われていましたが、電子工学の進歩に伴い、高速な電子読み出しが可能な検出器が求められるようになりました。（バブルチャンバーでは、写真露光を行い、得られたプリント写真を調べていました。）ワイヤーチャンバーは、格子状に配置された多数の平行なワイヤーを備えたチャンバーで、高電圧が印加され、金属ケースは接地電位になっています。ガイガーカウンターと同様に、粒子はイオンと電子の痕跡を残し、それぞれケースまたは最も近いワイヤーに向かってドリフトします。電流パルスが流れたワイヤーをマークすることで、粒子の軌跡を見ることができます。
このチャンバーは、非常に優れた相対時間分解能、良好な位置精度、および自己トリガー動作を備えています（Ferbel 1977）。[ 12 ]
この実験装置の開発により、科学者たちは粒子の軌跡をこれまで以上に高い精度で研究できるようになり、また、粒子間の相互作用によって生じる稀な現象を初めて観察・研究することも可能になった。
ワイヤーの電流パルスのタイミングを正確に測定し、イオンが最も近いワイヤーまでドリフトするのに時間がかかることを考慮に入れると、粒子がワイヤーを通過した距離を推測することができる。これにより、経路再構成の精度が大幅に向上し、ドリフトチェンバーとして知られている。
ドリフトチェンバーは、粒子がガス粒子と衝突することによって生じるエネルギー損失と、粒子加速に用いられる高エネルギー電場によって生成されるエネルギーの蓄積とのバランスを取ることで機能します。[ 13 ]設計はマルチワイヤ比例計数管に似ていますが、中央層のワイヤ間の距離が大きくなっています。[ 8 ]チェンバー内の荷電粒子の検出は、荷電粒子の運動によるガス粒子の電離によって可能になります。[ 14 ]
フェルミラボの検出器CDF IIには、中央外側トラッカーと呼ばれるドリフトチャンバーが含まれています。[ 15 ]このチャンバーにはアルゴンとエタンのガスと、3.56ミリメートルの間隔で配置されたワイヤーが含まれています。[ 16 ]
2つのドリフトチェンバーを使用し、一方のワイヤが他方のワイヤと直交し、両方ともビーム方向と直交するように配置すれば、より正確な位置検出が可能になります。ワイヤの前後の一定距離で粒子を検出するために、位置分解能が低いかゼロの単純な検出器（ベトカウンターで使用されるものなど）を追加で使用すれば、3次元再構成が可能になり、検出器の異なる部分における粒子の通過時間の差から粒子の速度を推定できます。この構成により、時間投影チェンバー（TPC）と呼ばれる検出器が得られます。
気体中の電子の速度（ドリフト速度）を測定するために、特殊なドリフトチャンバー、すなわち速度ドリフトチャンバーがあり、これらは既知の電離位置におけるドリフト時間を測定します。
