Под действием излучения происходит ионизация. Сила ионизационного тока начинает возрастать, поскольку ионы, образованные излучением, и особенно электроны приобретают при движении к электродам ускорения, достаточные для того, чтобы самим производить ионизацию вследствие соударений с атомами газовой среды детектора. Между числом первично образованных ионов и общей суммой ионов, участвующих в создании ионизационного тока имеется строгая пропорциональность. Наличие пропорционального усиления в счетчиках позволяет определить энергию ядерных частиц и измерить их структуру. Пропорциональные счетчики в большинстве случаев используются для регистрации альфа-частиц (счетчики САТ-7, САТ-8). Счетчики наполняются смесью иона с аргоном.