Uno dei più sofisticati rivelatori a ionizzazione è la Time Projection Chamber o TPC. Questo dispositivo è un rivelatore di tracce tridimensionale capace di fornire informazioni su diversi punti della traccia della particella insieme ad informazioni sulla perdita specifica di energia, dE/dx. Essa è molto utilizzata nella fisica delle alte energie.
Il rivelatore è costituito da un cilindro riempito di gas con al centro un sottile elettrodo ad alto voltaggio. Specialmente in esperimenti con alte energie di collisione, la lunghezza del rivelatore può arrivare fino a due metri, in ogni caso quando viene applicato un potenziale si forma un campo elettrico diretto lungo l'asse. Alla fine del cilindro si trovano un insieme di fili-anodo e parallelamente a questi delle strip-catodo situate all'interno di segmenti rettangolari, conosciuti come pad.

Negli esperimenti di collisione, il rivelatore è posizionato in maniera tale che il punto in cui verranno prodotte le particella da rivelare si trovi al centro del cilindro, così da sottendere un angolo solido di 4p. Le particelle da questo punto passano attraverso il cilindro producendo elettroni liberi che derivano verso i terminali per essere poi rivelati dai fili-anodo come in una MWPC. Una coordinata è data dalla posizione del filo colpito, mentre una seconda è ottenuta dal segnale indotto sui pad-catodo. La terza coordinata è invece data dal tempo di deriva degli elettroni di ionizzazione lungo l'asse del cilindro.
A causa della lunghezza del cilindro la diffusione degli elettroni sarebbe un problema, ma ciò si risolve utilizzando campi magnetici paralleli che confinano gli elettroni in traiettorie elicoidali lungo la direzione di deriva.
Un altro problema è dato dall'accumulo di carica spaziale dovuta agli ioni positivi della valanga. Questo viene risolto piazzando delle griglie vicine ai fili-anodo mantenute ad un potenziale opportuno da attirare gli ioni positivi ed evitare il loro ritorno verso l'interno del cilindro. Le griglie servono pure a separare la regione di deriva da quella dove si ha la formazione della valanga.

Poiché la carica prodotta ai terminali è proporzionale all'energia persa dalla particella, l'ampiezza del segnale fornisce delle informazioni sul dE/dx. Quindi conoscendo l'impulso della particella dalla curvatura nel campo magnetico il rivelatore può essere utilizzato per identificare le particelle.
Da quello che è stato detto risulta chiaro che le TPC danno informazioni preziose su molti parametri dell'esperimento. Esse costituiscono un rivelatore multifunzionale e per tale motivo al momento vengono utilizzati in quasi tutti i grossi esperimenti, innanzitutto come sistemi primari di tracciamento.

  Camere proporzionali