我们的眼睛就是一套光子计数器，天气晴朗时能见度高，能接收到从远处透射过来的光子流，物像清晰。而在浓雾中，由远处物体发射或反射的光子经雾的散射和吸收，能到达眼睛的光子流强度很弱，图像不清晰，甚至完全看不到。由此可见，能观测到的散射光子的强度与散射体的密度有关。
含有孔隙的地层能存储石油、天然气和地层水。这些流体的密度都比岩石骨架密度低，所以岩石的孔隙度越大密度就越低，而致密地层的密度高。不同的岩石，如砂岩、石灰岩和白云岩，岩石骨架的密度也不相等。在实验室，用眼睛就能分辨岩石的岩性，用量体积和称重量的方法即可测量出样品的密度；而要测定数千米以下地层的密度和岩性，就需要一种专用散射γ密度计，称为散射γ能谱测井仪。
测井时仪器被推压到井壁的一侧，以减少井眼内钻井液的影响。在仪器的下端装有一个铯－137（137Cs）γ源，向地层发射能量0．662兆电子伏的γ射线，在上部有两个γ射线探测器（SS和LS），探测在不同范围内经地层散射回来的γ射线的能量，并按能量分组计数，即记录散射γ射线的能谱。
在仪器的背面和源与探测器之间有光子屏蔽体，从源发射的γ射线不能直接到达探测器，需要经过一次或多次散射，经过曲折的路径才能被记录。
测得的散射γ能谱在100千电子伏附近有一散射峰，将散射γ能谱分成两部分。经理论和实验研究证明：
（1）分界点的右边，记录到的散射γ射线能量比较高，计数率的变化主要反映地层密度的变化，密度越高能到达探测器的能量较高的光子就越少。
（2）分界点的左边，记录到的散射γ射线能量比较低，计数率虽然仍与密度有关，但对岩石的矿物成分更敏感，当地层中原子序数大的元素较多时，对低能光子的吸收能力就强，能记录到的这部分光子就少，所以用这一谱段可识别地层的岩性（化学成分），能区分砂岩、石灰岩和白云岩。
测量时，孔隙地层和仪器之间有一层泥饼，影响测量结果的精确度，用两个探测器测量不同范围内的地层与泥饼的组合，用适当的计算方法可消除泥饼的影响。
散射γ能谱测井的主要用途是鉴别岩性和求孔隙度，同时还能用以求地层的波阻抗、反射系数和预测超压地层等。