1. Fotoelektrisk effekt: Denna interaktion uppstår när en gammastrålefoton överför all sin energi till en tätt bunden elektron, vilket gör att elektronen stöts ut från atomen. Sannolikheten för den fotoelektriska effekten minskar med ökande fotonenergi och är mest signifikant för lågenergi-gammastrålar och material med högt atomnummer.

2. Compton-spridning: I denna interaktion kolliderar en gammastrålefoton med en löst bunden elektron, vilket överför en del av dess energi till elektronen och får den att rekylera. Den spridda fotonen fortsätter i en annan riktning med reducerad energi. Comptonspridning är den dominerande interaktionsmekanismen för gammastrålar med mellanliggande energier.

3. Parproduktion: Denna interaktion inträffar när en högenergigammastrålefoton interagerar med det starka elektriska fältet nära en atomkärna och omvandlas till ett elektron-positronpar. Elektronen och positronen har samma energi som den ursprungliga fotonen, minus de två partiklarnas vilomassaenergi. Parproduktion är endast möjlig när fotonenergin överstiger två gånger vilomassaenergin för en elektron (1,022 MeV).

Den relativa sannolikheten för dessa interaktioner beror på energin hos gammastrålefotonerna och materialets atomnummer. Vid låga energier är den fotoelektriska effekten dominerande. När energin ökar blir Compton-spridningen mer betydande, och parproduktionen blir viktig vid mycket höga energier.