盖革计数器是根据射线对气体的电离性质设计成的。其探测器（称“盖革管”）的通常结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体（通常是掺加了卤素的稀有气体，如氦、氖、氩等），在沿管的轴线上安装有一根金属丝电极，并在金属管壁和金属丝电极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。这样在通常状态下，管内气体不放电；而当有高速粒子射入管内时，粒子的能量使管内气体电离导电，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象，从而输出一个脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压，就可以对被探测粒子的最低能量，从而对其种类加以甄选。
盖革计数器也可以用于探测γ射线，但由于盖革管中的气体密度通常较小，高能γ射线往往在未被探测到时就已经射出了盖革管，因此其对高能γ射线的探测灵敏度较低。在这种情况下，碘化钠闪烁计数器则有更好的表现。
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