Az atomfizika és a magfizika területén a Willson-felhőkamra a legalapvetőbbeszköz a részecskék pályájánakmegfigyelésére.Az alapelvétC. T. R. Wilson(UK, 1869 – 1959) 1897-ben,ésa gyakorlati használatba 1911-ben került.
A felhőkamrakeresztmetszetének sematikus rajzátaz alábbi ábra mutatja.

A kamra teteje és oldalaüveggel van borítva,és átmérője néhány centiméter.A kamra alján egy dugattyú van elhelyezve.A kamrába töltött levegő vízgőzzel telített.A dugattyú gyors lehúzásakora kamra térfogatatágulés a hőmérsékletcsökken, majda benne lévő levegőgőzzeltúltelített lesz.Ha egy töltött részecskebelépne egy ilyentúltelített állapotbaés ionokat képezne,a vízgőzaz ionokvonala menténkondenzálódna, ami atöltés útja.Így megfigyelhetjüka nyomot,és fényképet is készíthetünk.A nyom egyértelművé tételéhez néhaegy fényt világítanak megoldalról.
Haa felhőkamrátmágneses térbe helyezzük,különbözőinformációkat kaphatunka töltött részecskérőla nyomvonalgörbületénekés más adatok mérésével.
A buborékkamraés a szikrakamraa felhőkamra helyét vette át, amelyetmár csakoktatási célokra használnak.Wilson felhőkamrájamindemellettnagyon fontosszerepet játszotta fizikatörténetében.