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當輻射穿過材料時，它會與材料相互作用。輻射探測器的原理是基于輻射和物質之間的相互作用。
GM管型輻射探測器和電離室型輻射探測器利用輻射與氣體之間的電離反應。電離是輻射從物質的原子核中彈出電子的過程。在GM管型輻射探測器和電離室型探測器中，電離產生的電流被轉換成電信號，以計算輻射劑量。
閃爍輻射探測器利用物質之間的激發效應。激發是輻射為原子核中的電子提供能量并將它們噴射到外層軌道的過程。激發時，從被激活的高能激發態回到穩定的基態時，能量以光的形式釋放出來，此時閃爍體發出的微弱光經光電倍增管放大，轉換成電信號，用于測量輻射。
閃爍體是一種對X射線和伽馬射線作出反應而發光的物質，一般使用Nal （碘化鈉） 和Csl （碘化銫）來測量輻射。個人劑量計也利用熒光原理，有光激發光劑量計、熒光玻璃劑量計、電子劑量計等類型。
