Счётчик Гейгера-Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. 1 Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. 1 Между катодом и анодом создаётся напряжение от сотен до тысяч вольт в зависимости от геометрических размеров, материала электродов и газовой среды внутри счётчика. 1

Принцип работы основан на ударной ионизации. 14 Когда радиоактивные изотопы попадают на стенки счётчика, они выбивают из них электроны. 1 Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. 1

Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. 1 Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. 1

При достаточно большой напряжённости поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счётчик резко возрастает. 1

Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. 1 Это происходит автоматически: в момент появления импульса тока на сопротивлении возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счётчик снова готов к работе. 1

Для регистрации альфа-частиц и мягкого бета-излучения в счётчике делают тонкое окно из слюды, алюминиевой или бериллиевой фольги или полимерной плёнки. 1 Толщина окна для улавливания альфа-частиц составляет 2–7 мкм, для бета-частиц — 10–15 мкм. 3