测量γ能谱常用的仪器为便携式γ能谱仪。γ能谱仪可以将探测到的γ射线强度和能量绘制成γ能谱，进行快速核素识别，因此也常用于野外对岩地或地层的钾、钍、铀(镭)、的γ强度测量，或计算含量分析地质等。在实际应用中便携式γ能谱仪因其性价比高、操作维护比较简单、探测效率高(识别时间短)，能满足大多数测量需求，因此广泛应用于工业生产、质量检查、工程地质、建筑材料和环境检测中。
便携式γ能谱仪探头部分由探测器(闪烁体)、光电倍增管和前置放大器构成。闪烁体是一类能吸收能量，并能在大约一微秒或更短的时间内把所吸收的一部分能量以光的形式再发射出来的物质。由于γ射线不同于α和β粒子，它类似于光和其它电磁辐射，具有很强的穿透性，容易被高电子密度的物质所吸收(如铅)。*探测器而言，某些无机盐能有效地吸收γ光子，发射出强度正比于所吸收γ射线能量的光子。例如铊激活的碘化钠(闪烁体)，用来探测γ射线，效率较高。当射线通过闪烁体时，闪烁体被射线电离、激发，会使闪烁体探测器产生荧光，光子被光电倍增管所接收。
所探测到的γ射线能量越高，所产生的荧光光子数目也*越多，再由光电倍增管实现光子到脉冲信号的转换，经电路信号处理完成模/数转换输出。闪烁体探测器也是近几年来发展快速，应用广泛的核辐射探测器。
地面测量地面 γ 能谱测量：
是用便携式 γ 能谱仪是按一定的比列尺在测点上的直接测定岩石(土壤)和矿石中铀(镭)、钍、钾的含量。这种方法除了可以直接寻找铀、钍矿床外，也可以寻找与放射性元素共生的金属或者非金属矿床。此外，由于它提供岩石中的铀、钍、钾含量的资料，从而有助于研究某些地质问题，如岩浆岩与沉积岩的接触关系，岩浆岩的演化过程，铀矿化的特点及矿床成因等。γ能谱测量一般用于大面积 γ 能谱测量所发现的异常点(带)上，对异常进行进一步地解剖，随着轻便并自稳功能的新型 γ 能谱仪的使用，γ 能谱仪测量越来越广泛地应用于 γ 详查和异常评价。
航空测量：
由于γ射线具有穿透物质的能力，利用装在飞机上的具有高灵敏度的γ能谱仪，按一定线距，在距地表几十米高的低空飞行，记录空气中的γ射线强度，以寻找天然放射性元素和地下铀矿资源，进行地质测量和研究其他有关问题。其特点是速度快、成本低，适合大面积普查。
