Гамма-спектрометр представляет собой прибор, измеряющий спектр гамма-излучения. Эти устройства подразделяются на четыре разновидности.
Магнитный гамма-спектрометр – это прибор, где гамма-кванты поглощает радиатор, в результате чего появляются вторичные частицы. Детектор отвечает за регистрацию энергии электронов, которая определяется радиусом кривизны траектории электронов и величиной магнитного поля.
Если радиатор выполнен из какого-либо тяжелого вещества, к примеру, свинца, и энергия гамма-квантов не очень велика, то образование вторичных частиц происходит вследствие фотоэффекта. В противном случае их образование является результатом комптон-эффекта. Если энергия квантов достаточно велика, могут образоваться пары электрон-позитрон. При измерении суммарной энергии такой пары имеется возможность определить энергию гамма-кванта.
Магнитные гамма-спектрометры отличаются высокой разрешающей способностью, но их эффективность не так велика. Этот фактор приводит к необходимости использовать высокоактивные источники гамма-излучения.
Сцинтилляционный спектрометр – это прибор, где образование вторичных частиц происходит в результате взаимодействия гамма-квантов со сцинтиллятором (веществом, где с помощью вторичных электронов происходит флюоресценция).
С помощью фотоэлектронного умножителя происходит преобразование световой вспышки в электронный импульс. Величина сигнала, который образуется в этом случае, прямо пропорциональная энергии электрона, а значит, и связана с энергией гамма-кванта.
От размера сцинтилляционного гамма-спектрометра зависит его эффективность. Однако в любом случае их разрешающая способность не слишком велика.
Полупроводниковый гамма-спектрометр действует на основе гамма-излучения в полупроводниковом кристалле пар электрон-дырка. Заряд, который возникает, регистрируется в качестве электрического сигнала, величина которого напрямую зависит от энергии гамма-квантов. Обычно полупроводниковые гамма-спектрометры отличаются невысокой разрешающей способностью. Это объясняется малой величиной энергии, которая необходима для образования искомых пар. Эффективность приборов тоже невелика, отчасти это объясняется их небольшими размерами. К тому же таким приборам требуется охлаждение примерно до температуры жидкого азота.
Кристалл-дифракционный гамма-спектрометр измеряет непосредственно длину волны гамма-излучения. Излучение проходит сквозь кристалл кальцита или кварца, отражается под определенным углом и регистрируется счетчиком фотонов. Эти устройства обеспечивают максимальную точность, но очень низкую эффективность.