利用放射性同位素对参数进行测量，首先必须接收测量射线的强度，再利用相应的转换关系得到被测参考值。

对γ射线接收测量，可采用气体放电计数管、电离室、闪烁计数器等。下面先就选煤厂测试中常用的后两种方法进行分析。

1.电离室的工作原理

电离室由金属外壳和中间的金属圆棒组成。它们之间相互绝缘，壳体是密封的，里面充满高压绝缘气体，如图5-50所示。

图5-50　电离室及工作原理

电离室相当于一个电容器，其外壳和中间的金属圆棒各为一电极。在两电极间加一直流高电压，形成很强的电场。当γ射线进入电离室后与极板作用，产生二次电子，二次电子的作用使气体分子电离，产生正、负离子。由于电场的作用，正、负离子分别朝两电极方向运动，如图5-50所示中箭头所指方向，于是在外电路中形成电流I。进入电离室的射线越多（即射线强度越大），电流强度就越大。

电离室将射线转换为电流，从而实现了对射线的接收测量。电离室的输出电流是极小的，为10-10～10-7 mA。为了测量这么微弱的电流，必须采用具有极高输入阻抗的特殊放大电路，也就是电离室的输出负载电阻R要极大。

因微弱电流采用直流放大时，零点漂移会产生严重的影响，所以通常采用变换器将直流信号变换为交流信号，再采用交流放大器放大测量。变换器可以采用机械振动式、振动电容式、变容二极管式等。

2.闪烁计数器

闪烁计数器包括碘化钠等闪烁晶体、光阴极和光电倍增管等。将它们装配成不透光的整体，称为闪烁计数器，如图5-51所示。(www.daowen.com)

γ射线穿过闪烁晶体时失去一部分能量，在闪烁晶体中产生可见光。穿过闪烁晶体的γ射线失去的能量越多，所产生的可见光能量也越大。用作γ射线测量的闪烁晶体常用经铊化的碘化钠晶体。

闪烁晶体内产生的光子通过光耦合投射到光电倍增管的光阴极上。在光子的作用下，光阴极激发出若干光电子。

光电倍增管有8～14个倍增极，工作时，从光阴极至第一倍增极和各倍增极之间，直至阳极，依次外加递增的电位，这样光阴极上产生的电子在静电场的作用下射到第一倍增极上，使它产生一定数量的二次电子；在电场的作用下二次电子加速聚集射到下一个倍增极上，这样就产生更多的二次电子。电子依次倍增，直到电子流被阳极收集。在阳极回路中产生随时间变化，反映γ射线强度的电流I（t），在阳极电阻R0上产生相应的压降U（t）。光电倍增管的电路原理如图5-52所示。

图5-51　闪烁计数器

1—闪烁晶体；2—光电倍增管；3—光阴极4—倍增极；5—阳极

图5-52　光电倍增管的电路原理

1—光阴极；2—倍增极；3—阳极

光电倍增管的工作电压一般为800～1 400 V。每个倍增极之间的电压约为几十伏至100 V。为保证光电倍增管电子倍增数的稳定性，要求所加的高电压具有良好的稳定性。

光电倍增管的输出信号一般先经过射极跟随器再至后级放大。其目的是使阻抗变换以及后级仪表有足够的输入信号功率。