本发明公开了非沉积态放射性核素分布调查技术及设备，包括沙土密度测量装置和逐层剥离测量模型，所述沙土密度测量装置由矩形支架、滑板、探测器、混合点源、套筒、钻杆和把手组成，所述逐层剥离测量模型包括探测器、空气、沙土衰减层、虚拟面源和体源。研究双峰比值确定分布深度的新技术新方法，大大提高了测量的针对性和准确性。本发明专利设计制作了现场特殊的密度测量装置，该装置可以现场快速准确地给出测量对象的密度参数，省去了采样测量过程，大大减少了经费开支，减少了工作量和时间。本发明主要是对²³⁹Pu与²⁴¹Am核素的创新，因此，对于其他发射多能量射线和多核素按比例共存情况都具有通用性，其应用范围非常广泛。