目前国内高校核工程与核技术专业核技术应用实验中,用于测量厚度、密度、料位的实验教学仪器大都购买的是工业应用式的设备,这种设备结构笨重、电子学线路复杂、功能单一,选用的放射源活度大,存在着设备价格高、体积大、防护困难、教学实验功能不完善等缺点。本文通过理论初步计算、并进行大量的实验,提出了一种实用于学生实验,集厚度、密度、料位测量实验于一体的实验仪器设计方案。该设计方案具有结构小巧、简单实用、成本低廉、所选放射源活度小且利于辐射防护要求等优点。文中首先分析了本课题的国内外发展状况,阐述了老三计(核料位计、核厚度计、核密度计)的工作原理。通过理论估算,得出了选用活度为1～5μCi的放射源即可对适当厚度和密度的材料进行料位、厚度、密度测量的结论,为实验方案的确定提供了理论基础。通过大量的实验确定了多功能测量教学仪器源和探测器的选择范围,被测物质的选取,仪器结构的组成和优化尺寸。实现了一种采用低活度的放射源并且集测量物体密度、厚度、料位三种功能为一体的结构小巧的综合性实验教学仪器。