核子密度儀的分類
壹個密封的10毫居裏銫-137伽瑪源向土壤等被測材料放射伽瑪射線，穿透被檢測材料的射線會被儀器中的密度檢測管檢測到。如果材料的密度較低，材料吸收的伽瑪射線較少，那麽在壹定時間內較多的伽瑪射線就會穿過材料，檢測管的計數將較高：反之，如果材料的密度較高，高密度的材料吸收了更多的伽瑪射線，那麽在同樣時間內就會有較少的伽瑪射線穿過材料，檢測管的計數將較低。
伽瑪射線在被測材料中的穿透、反射和被吸收等行為只與被測材料中的組成成分的所有原子的原子核的質量相關。核子儀測量的總密度實際是單位體積的土工材料總的原子量。只有當被測材料的總的原子量發生變化時，核子儀的檢測結果才相應地發生變化。 壹個密封的50毫居裏鎇241/鈹中子源向土壤等被測材料放射高能中子射線，高能中子與氫原子碰撞後，迅速失去能量而變成低能中子，而其它任何種類的原子都不能象氫原子那樣顯著減少高能中子的能量。被測材料中的濕度越高，水分含量就越高，氫原子就越多，當中子射線穿過時，將產生更多的低能中子；同樣的原因，當被測材料較幹時，產生的低能中子數目就較少。儀器中的濕度檢測管只檢測低能中子。低能中子計數越高，表示被測材料的濕度越高；反之，低能中子計數越低，表示濕度越低。核子儀測量的是地表到地表以下10公分的材料的平均含水率。
核子儀在進行密度和水分測量時，分別使用不同的放射源，不同的射線接受器，不同的數據計算系統，所以密度和水分兩個檢測系統相互獨立，其檢測數據也互不影響。