自由空气电离室由高压极、收集极、保护极、保护环、光阑和屏蔽外壳组成，收集极嵌装在保护极体中间的凹槽内，由琥珀螺钉固定；保护条系统由18圈硬铝矩形环组成；限制光阑由钨合金组成，成份为89%的钨、7%的镍和4%的铜。
基准系统空气比释动能的绝对测量使用自由空气电离室。
设计原则 ：
作为基准中空气比释动能绝对测量的自由空气电离室在设计时需要注意以下几点：
1.具有电场保护的平行平板结构，保证精确的电荷收集电场。精密加工准直的限束光阑，确定测量体积。
2.尽量减少电离电荷收集过程复合损失；引出通路具有足够的绝缘电阻，以减少漏电流损失。
3.收集-保护极为一体结构。收集极支撑为高绝缘材料(琥珀、石英、微晶玻璃)，依据电场畸变，选择保护极尺寸，及均压环保护设计。
4.高压极与收集-保护极间距。综合考虑电子电离损失和散射光子的额外电离贡献，并合理配置极化电压，使电离室工作在良好的饱和状态。
5.限束光阑(89%W、7%Ni、4% Cu)钨合金，精密加工保证直径测量0.5um。 6.电离室箱体屏蔽杂散辐射和电磁干扰，前面板减少辐射穿透，采用铅-铜-铁-铝复合板。
7.整体设计逐层考虑：收集极，收集极-保护极组件，高压极与收集极-保护级结构，均压保护环结构，箱体的结构设计关系和设计要求。