探測γ輻射的儀器很多，有利用氣體探測器，如G—M計數管做成的高壓電離室γ輻射儀。有利用閃爍探測器組成的γ輻射儀。這些儀器都是通過γ射線轉交給某確定體積的空氣內或閃爍體內次級電子的能量來測量的。而充氣電離室是測量最原始，也是最標準的裝置。
1.     充氣電離室
     它是由一個具有兩個電極的圓筒形的室，中心有一根金屬絲組成。在金屬絲上加有電壓V為正電極，而圓筒壁為負電極。把氣體封進電離室。當γ射線通過時，射線與室壁和氣體原子相互作用，產生離子時對。陰極和陽極之間的電場分別將正、負離子引向兩個電極，在陽極上收集到電荷，引起外電路中電壓變化，產生電流流動。在電路中，引入電流計，就可得出電流計的讀數，這樣，我們就可探測到輻射。
     為了測量劑量的大小，在理想的情況下，電離室的室壁材料應該選用“空氣等效材料”。 “空氣等效材料”是指其有效原子序數近似等于空氣的有效原子序數（7.64），而且化學組分也與空氣相似，只是密度與空氣不同。在這種情況下，電離室給出的電流大小嚴格地與γ空氣吸收劑量率成正比，而與γ射線能量無關。這樣的氣體電離室在實際應用中有一定的困難。
     在實際的劑量監測工作中，大多用不銹鋼做電離室的室壁材料，室內充以高壓氣體，謂之高壓電離室。由這些材料作電離室，對于光子能量在0.4～2兆電子伏范圍內的γ射線，是能較好地滿足空氣等效的。室壁效應帶來的誤差在10%左右。
2.     閃爍計數器
     閃爍計數器測輻射的方式是將輻射在閃爍體內損失的能量轉換成光，再通過光電倍增管，把光復成放大了的電訊號，而后為電子線路所記錄。
     閃爍計數器可以用來測定照射量，也可用于測定組織中的吸收劑量。因此，閃爍物質必須有盡可能好的空氣等效或組織等效。一般認為有機閃爍體（例如蒽體）或塑料閃爍體是比較符合“空氣等效”或“組織等效”的。在γ射線很寬的能量范圍內（0.2～3兆電子伏），蒽晶體給出的光產額，能準確地正比于空氣中的照射量或組織中的吸收劑量。
     由于天然貫穿輻射成分比較復雜，輻射水平又低。因此，測量儀器應有較高的靈敏度，對于地層γ輻射和宇宙射線致電離成分均應具有較好的能量響應特性，有較高的精度和良好的穩定性，而且攜帶方便。因此，應選擇體積小、重量輕、能滿足測量要求的儀器。
     目前我國用得較多的γ輻射劑量率儀有高壓電離室、有機閃爍晶體和NaI（Tl）晶體為探頭的劑量儀，其中高壓電離室的能量響應好，可作為標準儀器；有機閃爍晶體的能量響應次之，一般對宇宙射線致電離成分的能量響應在70～80%；NaI（Tl）晶體的能量響應較差，對低能響應高，而對高能（如宇宙射線致電離成分）響應低，但用鉛或錫箔包裹晶體后，可獲得能量補償，得到較好的能量響應特性。
     儀器應每年用²²⁶Ra標準源刻度，在測量時應用校驗源對儀器進行校驗。在地面測量環境本底時，儀器探頭離地面的高度為1米；在室內測量室內γ輻射劑量率時，在室內的中心位置的高度為1米；在廢渣堆場或建材產品堆垛上測量時，面積應大于4m×4m，厚度大于150g/cm²，探頭的高度為0.5米；對于石材的測量，要根據具體情況，經校正后進行。