对于铀矿勘探与地浸采铀而言，铀矿γ能谱测井主要是解决放射性矿产资源的储量估算问题。也就是通过γ测井数据，快速确定地层铀（镭）、钍、钾等放射性元素含量沿钻孔的分布规律，进而为放射性矿产储量估算提供所需的基础数据。

对铀矿γ能谱测井而言，γ射线能量和γ照射量率是最重要的两个物理量。铀矿γ能谱测井是测量部分能区（或某种特征能量）的自然γ射线所产生的γ照射量率（相当于照射量率分量），以此定性解析出放射性核素种类，同时可获得这些放射性核素的含量信息。即在部分能区内由测量仪器响应的计数率（典型情况是早期的四道谱仪，则在这些谱道内测量各自的计数率，相当于计数率分量）；所谓γ全谱，既要测量辐射源的全能区，还要将全能区细分为数个能区，并测得每个能区的计数率分量（即各自能区内的γ照射量率分量），它既强调覆盖辐射源的全部能区，同时强调细分每个能区的γ照射量率，因此γ全谱又称为γ能谱全谱或者γ全能谱。由此可见，γ全谱测量仍属于γ能谱测量的范畴，只是要求更高，一般均要求细分更多能区，并使γ能谱变化的“全貌”能够反映出来。

早期的γ能谱解析大多基于γ全能峰（即光电效应形成的γ特征峰）。如果U系和Th系处于放射性平衡状态，还可确定铀、钍自身的含量；一旦放射性平衡被破坏（特别是铀镭平衡、镭氡平衡极易破坏），必须通过其他方式获得放射性平衡系数，并修正不平衡所致的铀、钍含量的解析误差。随着新型探测器的发展，高分辨率γ能谱测量技术不断成熟，能量份额较低的γ全能峰也能够清晰分辨，其次是康普顿散射坪（或散射峰）、电子对效应形成的单逃逸峰或双逃逸峰也变得精细，甚至累计效应、和峰效应、俄歇电子（或特征X射线）发射、边缘效应、次级电子（或轫致辐射）逃逸等峰形也可显示出来。也就是说，仪器谱能够反映原始γ射线的全部能量变化，并具有很高的能量区分度。这种仪器谱的整个谱形称为γ全能谱，简称γ全谱，它是一条能量分辨率很高的、完整的γ能谱曲线。与此相对应的γ能谱解析方法称为γ全谱解析法，该法不仅仅依赖于单个或某几个γ全能峰（或其他特征峰），而是针对整条γ能谱曲线。常见解析方法是采用标准γ谱曲线（或理想函数）来拟合实测γ全谱。γ测井仪获取的基本数据是γ射线与探测器相互作用所产生的脉冲计数，其中模拟型γ能谱测井仪将获取给定脉冲幅度间隔内的脉冲计数率，数字信号型γ能谱测井仪将获取给定能谱道址内的脉冲计数率。因此，在γ能谱测井仪实施γ照射量率或γ能谱测量时，首先必须建立γ射线能量（E）与脉冲幅度（V，或能谱道址CH）之间的关系，即完成该γ能谱测井仪的能量刻度；同时，还必须建立脉冲计数率（N，单位时间内的脉冲计数）与照射量率之间的关系，即完成该γ能谱测井仪的照射量率刻度。

铀矿γ能谱测井不仅可从²¹⁴Bi的某些特征能量的γ射线照射量率测量结果中推测铀含量，而且还可从Th系和⁴⁰K的某些特征能量的γ射线照射量率测量结果中推测钍、钾含量。从理论上说，相比γ总量测井，γ能谱测井具有区分多种放射性核素的技术优势。

一般来说，对于γ能谱测井，其实质仍然是以干扰最少的²¹⁴Bi放出的γ射线为基础，按其能谱测量结果推测铀含量。为此，中国铀矿《γ测井规范》同样要求30%以上的矿段进行岩心取样和化学分析，以此确定该矿段内的铀镭平衡系数（相比γ总量测井，γ能谱测井的优势是可求得Th系和⁴⁰K的含量）。早期的γ能谱测井仪为四道谱仪，一般对应关系为：U系对应²¹⁴Bi的1.76兆电子伏光电峰所在能区，以此推算铀或镭含量；Th系对应²⁰⁸Tl的2.62兆电子伏光电峰所在能区，以此推算钍含量；钾对应⁴⁰K的1.46兆电子伏光电峰所在能区，以此推算钾含量；此外还有一个测量γ照射量率总量的能区，以此推算环境本底以及验证U系、Th系和⁴⁰K的推算准确度。

铀矿γ能谱测井的仪器刻度或仪器标定就是将不同能区（光电峰）的γ照射量率（或计数率）换算为相应的放射性元素含量，也就是求取换算系数。对于四道γ能谱仪，按U系对应光电峰计数率推算铀或镭含量时，仪器刻度将求取铀（或镭）定量换算系数，同时还得求取Th系γ射线对U系光电峰的贡献率（称为Th系对铀的灵敏度系数），⁴⁰K的γ射线对U系光电峰的贡献率（称为⁴⁰K对铀的灵敏度系数）等；同理，按Th系对应光电峰计数率推算钍含量时，包括钍定量换算系数及其U系对钍的灵敏度系数、⁴⁰K对钍的灵敏度系数；按⁴⁰K对应光电峰计数率推算钾含量时，包括钾定量换算系数及其U系对钾的灵敏度系数、U系对钾的灵敏度系数等等。应当注意，当Th系对应于²⁰⁸Tl的2.62兆电子伏光电峰时，U系和⁴⁰K放射的γ射线能量都低于2.62兆电子伏光电峰能区，则U系对钍、⁴⁰K对钍的灵敏度系数均为零。可见，选择高能区的光电峰，可以减少（甚至避免）低能γ射线对高能区光电峰的干扰，有利于该光电峰对应的放射性元素定量。