威尔逊云室的设计形成

1895年，他设计了一套设备，使水蒸气冷凝来形成云雾。当时人们认为，要使水蒸气凝结，每颗雾珠必须有一个尘埃为核心。威尔逊仔细除去仪器中的尘埃后发现，无需尘埃，而用X射线照射云室时，云雾立即出现，这证明凝聚现象是以离子为中心出现的。经过四年研究，他总结出，当无尘空气的体积膨胀比为1.25时，负离子开始成为凝聚核心；当膨胀比为1.28时，负离子全部成为凝聚核心。对于正离子来说，膨胀比为1.31时开始成为凝聚核心，膨胀比为1.35时全部成为凝聚核心。另一方面，他还指出，离子的电荷对水蒸气分子产生作用力，有助于雾珠的扩大。1912年，威尔逊为云室增设了拍摄带电粒子径迹的照相设备，使它成为研究射线的重要仪器。用这个云室拍摄了α粒子的图象。