Při měření radioaktivity se využívá různých účinků ionizujícího záření, např. schopnosti ionizovat plyny, vyvolat zčernání fotografické emulze nebo způsobit změny v polovodičových materiálech.
Ionizační detektory využívají ionizačních účinků záření v plynech nebo pevných látkách. Tyto detektory mají široké využití při měření dávek záření, počtu a energie částic apod. Jde o jednu z nejpoužívanějších metod detekce elektricky nabitých částic, používal ji už Ernst Rutherford při objevu radioaktivity. Jsou to v podstatě dvě vodivé elektrody, na které se přivádí napětí. Při průchodu nabité částice skrz prostředí, ionizuje částice toto prostředí, tj. rozbíjí neutrální molekuly na elektrony a kladné ionty; vytváří tzv. iontové páry. Úlohou napětí na elektrodách je oddělit tyto dva druhy nabitých částic. Ionizační schopnost jednotlivých druhů částic je rozdílná a závisí i na energii částice. Například částice β může na dráze 1 cm při normálním tlaku ve vzduchu vytvořit od 30 do několika set iontových párů, proton až 10 000 a α částice od 20 000 do 60 000.
Plynové detektory rozdělujeme podle typu výboje na dvě velké skupiny: plynové detektory s nesamostatným výbojem (ionizační komory, proporcionální počítače a Geiger–Müllerovy počítače) a plynové detektory se samostatným výbojem (koronové počítače a jiskrové počítače).
Geiger–Müllerův počítač.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Zátonyi Sándor. Under Creative Commons.
Ionizační komůrka zaznamená přítomnost ionizujících částic (například v osobních dozimetrech), Geiger–Müllerův čítač slouží k měření počtu částic vysílaných radioaktivním zdrojem. Scintilátory jsou zařízení, kde se dopadem částice nebo záření v luminiscenčních krystalech uvolňují fotony, ve spojení s fotonásobičem se jedná o velmi citlivé detekční zařízení. Scintilátorem je možno zjistit nejen přítomnost částice, ale i její energii.
Existují také metody, které umožňují registrovat jedinou částici a sledovat její stopu; typickým příkladem je Wilsonova mlžná komora, kterou vynalezl Charles Wilson. Kolem ionizované stopy částice se vytvoří miniaturní kapičky kondenované páry, čímž se stopa zviditelní a lze ji fotograficky zachytit. Wilsonova komora se skládá z válce s pohyblivým pístem, kde je uzavřen plyn zbavený nečistot a obsahující nasycenou páru vhodné kapaliny. Při adiabaatickém rozpínání plynu se prudce sníží teplota a v komoře vznikne přesycená pára. Když do tohoto prostoru vlétne nabitá částice, ionizuje podél své trajektorie molekuly plynu a ionty, které se vytvoří, se stanou kondenzačními jádry. Na těchto jádrech se vytvářejí drobné kapičky, které vykreslují stopu částice.
Jiným příkladem je bublinková komora s kapalným vodíkem, nebo silná vrstva fotografické emulze. První bublinková komora byla zkonstruována v roce 1952 Donaldem Glaserem. Základem bublinkové komory je nádrž naplněná průhlednou kapalinou. Celá komora je uložena ve vnějším magnetickém poli se známými parametry. Kapalina v nádrži je při tlaku cca 5 · 105 Pa zahřátá až téměř k bodu varu. Těsně před příletem svazku částic do komory se tlak v komoře sníží na cca 2 · 105 Pa. Tím se médium stane velmi citlivým na nejmenší energetické vzruchy. Jestliže do přehřáté kapaliny vletí elektricky nabitá částice, interaguje s jejími molekulami a ionizuje prostředí, kterým prochází. Ionizovaná kapalina se dostává do varu a částice tak za sebou zanechává bublinovou stopu. Pomocí magnetického pole je možno dráhy nabitých částic zakřivit, analyzovat stopy a určit přesně druh částice, která stopu způsobila.
