1. Foto-elektrisch effect: Deze interactie vindt plaats wanneer een gammafoton al zijn energie overdraagt ​​aan een stevig gebonden elektron, waardoor het elektron uit het atoom wordt uitgestoten. De waarschijnlijkheid van het foto-elektrisch effect neemt af met toenemende fotonenenergie en is het meest significant voor gammastraling met lage energie en materialen met een hoog atoomnummer.

2. Comptonverstrooiing: Bij deze interactie botst een foton uit gammastraling met een los gebonden elektron, waardoor een deel van zijn energie wordt overgedragen aan het elektron, waardoor dit terugdeinst. Het verstrooide foton gaat met verminderde energie in een andere richting verder. Comptonverstrooiing is het dominante interactiemechanisme voor gammastraling met tussenliggende energieën.

3. Paarproductie: Deze interactie vindt plaats wanneer een hoogenergetische gammastraalfoton interageert met het sterke elektrische veld nabij een atoomkern, en wordt omgezet in een elektron-positronpaar. Het elektron en het positron hebben dezelfde energie als het oorspronkelijke foton, minus de rustmassa-energie van de twee deeltjes. Paarproductie is alleen mogelijk als de fotonenergie groter is dan tweemaal de rustmassa-energie van een elektron (1,022 MeV).

De relatieve waarschijnlijkheid van deze interacties hangt af van de energie van de gammafotonen en het atoomnummer van het materiaal. Bij lage energieën is het foto-elektrisch effect dominant. Naarmate de energie toeneemt, wordt de Compton-verstrooiing belangrijker en wordt de productie van paren belangrijk bij zeer hoge energieën.