由于云室是卡文迪什实验室的威尔逊发明的，后又经过该实验室的布莱克特的改进，因此，卡文迪什实验室在云室研究方面具有巨大的优势，也因此对云室的研究继续深入，塞西尔·鲍威尔就是其中的优秀代表之一。
离开卡文迪什实验室后，鲍威尔来到布里斯托尔大学工作。由于仔细研究了测量正离子迁移的技术，因此他对多数气体中的离子特性有很深的认识。
在20世纪上半叶，为了克服普通照相胶片不能记录单个粒子径迹的缺点，一些科学家开始尝试利用照相乳胶来记录粒子的径迹，但有些技术难题不能解决，而云室的性能很好，因此许多人就放弃了对照相乳胶的研究，而照相乳胶至多只在宇宙线探测器中利用。
然而，从1938年起，鲍威尔与他的同事合作开始利用照相乳胶来测量中子的能量。不久，他们就发现这种方法在核物理研究中有很大用处。为此，他们想利用性能更好的照相乳胶。1947年，他与奥恰里尼一起利用乳胶研究宇宙线，发现了冗介子以及丌介子的衰变过程和K介子的衰变过程。
鲍威尔的成功也驱散了人们对照相法的怀疑。由于这种探测物质使用的是照相乳胶，而且用于核物理的研究，因此这种方法也被称做“核乳胶法”。
鲍威尔与他的同事经过几年的研究，做了多种实验，并且不断改进着材料的性质，设计出了分析粒子径迹的光学设备，使照相技术达到了很高的水平。他们令人信服地证明，照相法与云室和计数器一样，都是非常有效的，并且有些方面还超过了云室和计数器的技术水平。核乳胶法比照相法节省时间和材料，使用威尔逊云室，在20000张照片中可以得到1600条粒子径迹，而鲍威尔他们用核乳胶法在一个3厘米2的照相底片中就找到了3000条的粒子径迹。而且经过鲍威尔等人改进的照相法还可以连续记录粒子的径迹，而威尔逊的云室则只能记录短暂的时间。
如果在乳胶中加入一些原子，还可供特殊的研究。他们将这种新型乳胶放在海拔2800米和海拔5500米的高山观测站，在乳胶中记录了大量的孤立粒子的径迹，以及粒子蜕变的分叉数各不相同的“星”（也被称做“星裂”）。这些“星”就是一些质量较小的粒子闯入乳胶，打到乳胶中一个原子核上，并引起了蜕变。经过认真的研究，他们发现这是一种质量为电子质量200多倍的介子，且带负电。1947年，鲍威尔与他的同事报告了所发现的介子，以及所产生的二次介子。为此，他们将初始介子叫做丌介子，二次介子叫做弘介子。其中丌介子比弘介子的质量略高，但所带的电荷都等于基本电荷。
接着，鲍威尔还使用乳胶，发现弘介子在径迹的末端蜕变为一个带电的轻粒子和两个以上的中性粒子。后来，鲍威尔又将核乳胶放置在一个直径20米的大气球上，并将气球升到30000米的高空，在空中停留了一段时间，结果又发现了介子（今天叫K介子）和负丌介子。
为了改进乳胶的感光性能，可以增加乳胶中的感光物质的颗粒，增加其单位体积颗粒数。生产胶片的一些科学家发现，如果在胶片中提高溴化银的浓度，就可使核乳胶的感光性能和显影效果更好。
可见，原子核乳胶是一种特制的感光胶片，与传统的照相底片相比，核乳胶具有一些特殊的性质：
第一，感光材料溴化银的含量高，一般是普通照相胶片的4～5倍，增加了它的灵敏度。
第二，普通照相胶片的感光颗粒比较大，而且是相互连在一起的。使用这样的底片要想记录单个粒子的径迹是做不到的，而原子核乳胶情况就大不相同了。感光颗粒小得多，大约只有01～06毫米，颗粒之间是相互分开的，具有这样结构的一种乳胶，非常适合于单个粒子的行为和相关性质的研究。
第三，原子核乳胶可以制作得比较厚，约100微米。使用的时候往往还要把多层乳胶片叠加起来使用。这样，可以进一步提高探测的灵敏度。
第四，由于核乳胶的密度与气体、液体相比要大得多，因此带电粒子在核乳胶中形成的径迹只有空气中的千分之一，这样，容易观察到粒子的整个行踪。此外，核乳胶能够连续工作，将入射粒子每时每刻的“表现”都可以记录下来，供人们研究时使用。
由于制作原子核乳胶的感光颗粒大小不一，对于各种射，线的灵敏度存在着明显的差异，因此可以使用各种胶片来研究不同性质的粒子。比较小的核乳胶颗粒只对电离作用强的一类射线比较敏感，容易留下踪迹；比较大的一些核乳胶颗粒对于。粒子、质子和介子等一类重粒子灵敏度高；至于普通光线，核乳胶的灵敏度就很差了。人们可以根据入射粒子在原子核乳胶中留下的径迹，测量出粒子的行程，研究它们的性质，判断粒子的类型等。如果是高能量的入射粒子，还能够探测到粒子被原子核多次散射的情况。
由于原子核乳胶非常轻便，因此很容易带到建于高山上的观测站，并且还可以用气球或者用火箭将其送入高空进行探测，用来“捕捉”宇宙线的信息。
早在1945年，核乳胶就开始应用于高能物理方面的研究工作，尤其是宇宙线的探索方面。1947年，鲍威尔等人利用核乳胶在宇宙线中发现了丌介子。
在以后的岁月中，人们利用核乳胶探测技术，在宇宙线中又接连不断地发现了一批新粒子，如K介子、K-介子，∑超子、反Λ0超子等。
核乳胶记录到的粒子径迹的照片中，还可以观察到一些高能量质子与核乳胶中的原子核相撞产生的“星裂”现象，其产物中存在有重介子和超子等粒子。
由于核乳胶的高性能，特别是的威尔等人的研究成果，一时间使核乳胶身价倍增，在此后一个时期内被许多实验室用于核物理学和粒子物理学的研究中。当然，核乳胶也有一些缺陷，但直到气泡室和火花室等探测器的研制成功，核乳胶才逐渐被取代。