由不稳定原子核衰变释放出来的电离辐射，一般包括高速粒子(如阿尔法α粒子、贝他β粒子和中子)及高能量电磁波(如伽马γ射线)。当中的γ射线不像α或β粒子般拥有质量及电荷，我们应如何侦测γ射线呢？

γ射线和日常的可见光其实也是电磁波。根据量子物理的波粒二象性原理，电磁波可以能量包的方式(光子)与其他物质进行交互作用。由于γ射线能量高，因此当γ射线的光子与物质原子碰撞时，可以产生带负电荷的自由电子及带正电荷的离子。这就是γ射线的电离特性，也为侦测γ射线提供了依据。

γ射线侦测器可划分为两大类，分别是充气探测器和谱法仪。

充气探测器常用于手携式辐射巡测装置，所用的盖革弥勒(GM) 计数器结构主要有两种类型(图一及图二)。图一的GM管被铝纸包住但末端有一云母(mica)窗口，让低穿透力的α或β粒子进入管内。若只想侦测γ射线，则可用铝纸封住窗口。图二的GM管是一条密封的玻璃管，可探测γ射线及高能量β粒子，而α粒子和低能量β粒子则未能进入管内。GM计数器一般包含一个充满空气或惰性气体 (如氩气、氦气或氖气)的圆管，中心有一阳极(带正电荷)，金属或玻璃管壁为阴极(带负电荷)，两极之间有数百伏特的高电压差。当辐射进入GM管内，管内的气体份子会被电离而产生自由电子和正离子。在管内的高电压使自由电子和正离子分别向阳极和阴极加速的过程中，高速电子与气体份子碰撞产生更多的紫外光光子和自由电子，并形成雪崩式的放电。最后，大量的自由电子和正离子分别抵达阳极和阴极，形成可被量度的电脉冲。经校准后，电脉冲可被转化为放射计數率或剂量率。

尽管充气探测器可量度放射计數率或剂量率，但要准确量度γ光子的能量大小则需要使用γ谱法仪。γ谱法仪一般以闪烁体探测器或半导体探测器分别转换γ射线为可见光或电子讯号，再加上多频道的分析仪，就能得出不同能量光子数量分布的γ光谱 (如图三)。γ光谱犹如核素的「手指纹」，有助我们辨识放射源中的不同核素。