γ射线和X射线是一种光子，其与物质相互作用的主要方式有光电效应、康普顿效应和电子对生成。

也称光电吸收。是指光子在与原子的作用中，把全部能量传递给一个轨道电子，使其脱离原子，成为自由电子，原子被电离，光子本身消失。

电子的动能为E _pe = E _γ - E _b，其中E _γ为γ光子能量，E _b为电子所在壳层的结合能，可见γ光子的能量必须大于轨道电子的结合能才能产生光电效应。如果γ光子的能量足够大，则光电子最可能从更内层的轨道上发射。例如，如果γ光子的能量大于K壳层电子的结合能，则光电效应中发射K壳层电子的概率比发射L壳层电子的概率高4～7倍。带有能量的自由电子通过电离、激发等作用失去能量。失去电子的原子通过产生特征X射线等回到基态。原子序数低的原子特征X射线能量较低，如几个keV，二原子序数高的原子，如碘和铅，特征X射线能量较高，为20～100keV。

光电效应发生的概率，随原子序数Z的增加而增加，随光子能量的增加而减少。

康普顿效应又称为康普顿散射。其过程是γ光子与原子的电子相互作用，把一部分能量传递给电子，使其脱离原子，光子改变运动方向。被发射出的电子称康普顿电子。

入射γ光子的能量发生散射后的分配情况为：

因为散射中γ光子是与原子外层结合松散的电子作用，E _b很小，通常忽略不计。即认为γ光子是与自由电子发生作用。因此，γ光子的散射与物质的特性无关。

γ光子在散射中损失的能量（即电子获得的动能）与散射角度有关：

可以看出，当散射角θ很小时，γ光子在散射中几乎不损失能量，而当θ = 180度时，损失的能量最大。散射角180度的散射称为反散射，反散射中电子获得的能量为：

而反散射后γ光子的能量为：

γ光子的散射概率有以下特点：

（1）与γ光子的能量成反比，即高能光子散射少，低能光子散射多；

（2）能量较低时，在各个方向散射的概率大致相等；

（3）能量增加时，小角度的散射概率增加。

当能量大于1.02MeV的γ光子从原子核附近穿过时，可能产生一个正负电子对，而光子本身消失。正、负电子的能量分配是随机的，E _e+ + E _e- = E _γ - 1.02MeV。1.02MeV是两个电子的质量所对应的能量。

电子对生成的概率与γ光子的能量和物质的原子序数成正比。

光电效应的结果是光子被吸收，产生光电子；康普顿效应的结果是光子发生散射，打出电子。两者效应都是在光子能量小于1MeV时较为显著。电子对生成的结果是光子被吸收，产生电子对。发生电子对生成的必要条件为，光子能量大于1.022MeV。

射线在通过物质时与物质的各种相互作用致使辐射量减少的过程，称为射线的衰减。线性衰减系数（也称为线性吸收系数）μ是射线与物质在单位距离的衰减作用概率。μ的单位是长度倒数（cm ^-1）。设平行单能γ射线束的初始强度为I ₀，在通过厚度为d的物质的强度为：

线性衰减系数μ与光子能量有关，也与穿过的物质有关。

在实际应用中，很多时候物质厚度d不便测量，而物质的质量或密度却是已知的。为此，经常用质量衰减系数（也称质量吸收系数）μ′来表征物质对辐射等的吸收能力。设物质密度为 ρ，则 I = I ₀exp（-μd）可以改写为 I = I ₀exp［-（μ/ρ）ρd］。其中 ρd 可以代表单位面积上物质的质量。而把μ/ρ定义为质量吸收系数μ′，单位为cm ²g ^-1。质量吸收系数表征着单位面积质量的物质对外界辐射等的吸收能力。质量吸收系数μ′与线性吸收系数μ关系为μ′ = μ/ρ，其中ρ是物质的体密度。

（1）人体组织的密度：由于各组织的密度不同，使得各组织对射线的衰减系数不同，因此不同射线路径造成不同程度的衰减。

（2）组织散射：人体组织对射线的散射也会形成射线的衰减。

（3）射线能量。