20世纪40年代末，威尔森(WiIS0n)等人首先采用ADC电路对信号脉冲幅度进行数字化测量，被测量的脉冲信号通过ADC电路转换成相应的标码值，并利用计算机的存储器，把ADC电路与存储电路结合起来，构成多道脉冲幅度分析器(MCA)。多道脉冲幅度分析器不仅能够自动获取核能谱数据，而且一次测量就能得到整个能谱。从而大大缩短了数据采集时间，测量精度也显著提高
从上世纪50年代起，多道脉冲幅度分析器得到了迅猛发展，逐渐成为获取核能谱数据的通用仪器。核地球物理勘探是上世纪60年代迅速发展起来的一门综合性很强的学科，它集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体，能够快速、准确地分析出核素的相关信息及参数。目前己广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘测以及寻找各种金属和非金属矿产、进行建材和环境的辐射监测等领域。其中核地球物理数据的采集和处理是核地球物理勘探研究的重要课题之一，它将直接影响着测量结果的准确性与可行性。
传统的核地球物理数据采集系统硬件上大多采用分离元器件以及8位单片机来设计，功耗大、设计复杂、存储数据的内存容量小、数据传输速率低并且难于调试;在软件设计上也多采用冗长繁琐的汇编语言来实现，设计效率低、可移植性差、性能难以保证。
随着科学技术的日益完善，GPS(全球定位)技术迅猛发展，己从少数科研单位和军事部门迅速扩展到民用领域，能在全球范围内提供高精度的地理位置速度和时间信息，为海陆的石油勘探、地球物理测量以及大地测量提供了新的平台。同时，一些新型低功耗集成电路、ASIC集成电路、微处理器技术、计算机技术的不断引入，使核地球物理数据采集系统的功能日益完善和强大，为核地球物理数据采集系统向轻便化、智能化、微机一体化以及网络化等方向发展提供了必要条件。
目前，嵌入式系统的应用已经进入到一个高、低端并行发展的阶段，其标志就是32位微控制器的发展。ARM是嵌入式系统应用比较广泛的一种32位微处理器核，具有体积小、功耗低、集成度高、内存容量大、运算速度快、硬件调试方便和可移植操作系统等优点。有利于系统的后续开发和升级。
核地球物理数据采集系统通常包括核辐射探测器和多道脉冲幅度分析器。核辐射探测器是将外界的入射射线能量转换成与之成比例的电脉冲，通过后续电路
整形、放大送入多道脉冲幅度分析器。核辐射探测器经历了气体探测器(50年代以前)、闪烁体探测器(50年代末)和半导体探测器(60年代以来迅速发展)3个发展阶段。集成度(从以前的探测器与前置电路分开到现在的集成)、能量分辨率都得到了提高，线性范围也得到了改善，给核数据采集系统提供了广阔的发展前景。
多道脉冲幅度分析器是核地球物理数据采集系统的核心部分。从上世纪50年代起很快发展起来，成为获取核能谱数据的通用仪器;70年代中期，多道脉冲幅度分析器主要以集成电路和微控制器为基础;80年代末期，智能化多道脉冲幅度分析器开始出现，单片机取代了传统仪器中的定时器、计数器、控制器和运算器，并充分利用单片机具有的数据存储、数据处理以及与微机的通信能力;自90年代初以来，贾文露、周蓉生、方方教授先后研制了以台式微机ISA总线方式、以单片机为控制核心、以嵌入式系统PC104为控制核心等系列多道脉冲幅度分析器。
(l)硬件方面:分离元器件居多，集成度不高、体积大、功耗高、硬件电路复杂、不便于设计和调试、系统的稳定性差;
(2)软件方面:微控制器固件程序多采用单一的汇编语言编写，设计难度大、程序的可读性及可维护性差、不利于系统的升级开发。在科学技术日新月异的今天，人们研制出了新型高精度、高分辨率、探测效率更好的核辐射探测器，为核辐射信号的准确获取提供了保障;另外，32位高速、大容量ARM微控制器的出现，使核数据采集系统提高大量数据处理能力、移植操作系统进行多任务、实时处理操作成为可能;最后，由于GPS、GPRS技术的迅猛发展，使核数据采集系统向智能化、网络化方向发展成为必然趋势。
70和80年代，国外研究出了各种型号的野外伽玛能谱仪，多为2道或4道能谱仪并采用Cs137或Am241等放射性核素源进行自动稳谱，大多用于航测和测井领域。比较有代表性产品有GAD-6。 1.4.3 含MCU的智能核辐射仪
进入90年代，伽玛能谱仪朝着多道化，微机化和多功能的方向发展。国外代表性的仪有加拿大PicoEnvirotec公司的GRS-2、加拿大Terraplus公司的GR320。
1997年，M.A.Shenbe报道了在利比亚使用室内高分辨率的伽玛能谱仪，测量硅藻土土壤样品的天然放射性水平，测量的放射性元素是238U、232Th、40K。使用的仪器是高纯锗半导体探测器，8192道分析器和微处理器系统，每个样品计数时间为8000s
2000年，P.Chiozzi等人在意大利东北地区，研究了野外伽玛射线闪烁能谱仪在测定岩石土壤中铀、钍、钾含量的实用价值，指出虽然锗半导体探器的能量分辨率高，但NaI(Tl)更适用于野外岩石铀钍钾的测定。研究中，使用的便携式伽玛射线能谱仪由75×75mm NaI(Tl)闪烁探测器和256道谱仪组成，仪器中使用活度为15Bq的Cs放射性参考源对仪器进行自动稳谱
2003年，日本的Masaki Katagiri等人，研制出基于锗半导体探测器和mini-MCA的便携式伽玛能谱仪。 1.4.4 核辐射仪器分类
野外地质勘查中常用的仪器有以下几类。
γ辐射仪 测量γ射线计数率，经刻度可反映照射量率或当量铀含量的仪器。早期仪器的探测器为 G-M计数器,目前高灵敏度测量的仪器绝大多数用NaI(Tl)闪烁探测器，闪烁体灵敏体积一般为15～20立方厘米。
γ能谱仪 测量γ射线能谱的仪器，其探测器通常为灵敏体积约300立方厘米的NaI(Tl)闪烁探测器。其输出信号经电子学线路处理、分析后给出γ射线能谱，即多道能谱仪,一般为256道。目前广为应用的是能给出与钾(40K)、铋(214Bi)、钛(208Ti)能量相应的 3个光电峰面积计数率和总计数率的仪器，习惯称为四道能谱仪。
此类仪器的探测器可经电缆拖曳于水下，在船上对海洋、湖泊底部进行测量，寻找铀、钍矿床。也可把整体仪器系统用车载或机载，进行汽车或航空γ能谱测量，用于测定地表的钾、铀、钍元素的含量。运载工具速度愈高，所需采用的闪烁体灵敏度愈高，高灵敏度航空γ能谱仪的灵敏体积可达5万立方厘米。 X射线荧光分析仪 用放射性核素低能 γ源激发被测物质产生特征X射线,用于现场或样品分析的仪器，一般采用正比计数器或Si(Li)、Ge(Li)、HpGe探测器，信号处理电子学线路的功能与γ能谱仪相似，可给出特征X 射线谱或几
个特征峰面积计数率。除可用于现场测量外，还可对海洋、湖泊底部进行测量。近来已有在飞船着陆舱中装置自动测量的X射线荧光分析仪,对空间外星表面进行X荧光测量。
γ-n铍量仪 许多元素具有(γ-n)核反应，通常反应阈能较高，铍(Be)的反应阈能最低，为1.66兆电子伏特，是唯一可用放射性核素γ源引起(γ-n)反应的元素。铍量仪仪器由γ源和中子探测器及电子学线路构成，用于铍含量测量。 γ辐射取样仪 在坑道或山地工程的壁上或矿体露头上，不用传统的刻槽取样而定量测定放射性元素含量的仪器。与地面γ辐射仪不同的是其探测器有良好的准直器,测量立体角小,能消除周边和本底辐射的影响。用于圈定铀、钍矿体界线，确定铀、钍、钾含量。
射气仪 用于测量土壤中氡(Rn)、钍(Th)射气的仪器。早期探测系统采用静电计电离室,目前多用ZnS(Ag)闪烁室构成。通常都有一个可插入土壤中的取样器，使射气抽入电离室或闪烁室中，测量α 粒子计数率，经刻度后可给出射气浓度值。用来寻找锂、钍矿床，解决其他地质问题。近来闪烁自动射气仪在地震预报中广为应用。
Rn子体测量仪 α 卡硅探测器、氡管仪、活性炭仪等均属此类仪器。前两种是用蒸敷有金属的涤纶薄膜制成取样卡片（或用薄膜）埋于地表土壤中，集附Rn子体。取样卡片或膜取出后在现场置于仪器中，测量子体的辐射计数率。后一种仪器是用活性炭取样瓶吸附氡气体，从土壤中取出后紧闭瓶盖，在室内测量Rn子体的β、γ辐射计数率。
测井仪 有多种仪器以适应多种测井方法，其共同点是探测器置于探管中，通过电缆放入钻孔，信号传输到地面电子仪器进行测量。γ辐射仪、γ 能谱仪、X射线荧光分析仪都可构成相应的测井系统。这类仪器用于确定岩石中铀、钍、钾的含量，圈定矿体或划分地层等。
基于γ射线与物质相互作用的γ-γ测井仪,其探管中有铯(137Cs)或镅(241Am)γ源和闪烁探测器，地面电子仪器可测散射γ射线的计数率。用来解决与密度相关的地质问题。
n-γ测井仪和n-n测井仪是利用(n-γ)，(n-n)核反应和中子慢化效应的仪器系统。探管中装有中子源或中子管和相应的γ或中子探测器。根据方法的需要，
地面仪器可测量γ射线计数率、能谱或热中子通量及裂变中子通量,也可测量中子寿命。这些仪器可用于γ-γ测井、n-γ能谱测井、中子活化测井、缓发或瞬发中子测井、中子寿命测井等方法。