1、伽马物质相互作用
相对于中子，伽马与材料的相互作用较为简单。当γ射线照射在物质上时，不会像带电粒子打在物质上一样。原因在于γ射线呈中性，与物质相互作用时，不会与物质发生库仑相互作用，所以γ射线具有较强的穿透力。当靶物质在γ射线的辐照下，物质与γ射线会以光电效应、康普顿效应、电子对效应、相干散射、光致核反应及核共振反应等方式相互作用，且在发生一种效应后，会使γ射线的能量消耗殆尽，同时，还会有光子消失或者发生大角度散射。如果γ射线的能量较小，如小于30 MeV，则在其照射在物质上时，主要发生光电效应、康普顿效应及电子对效应等相互作用。
光电效应：伽马射线中的入射光子与物质的原子核外电子发生相互作用，入射光子的能量全部转移给电子，电子脱离原子核的束缚成为光电子，电子层中会产生空位，使原子处于激发态。激发态的原子存在两种退激方式：(1)原子外层电子跃迁到内层放出X射线；(2)原子激发能传递到外层电子，外层电子脱离原子核束缚发生逃逸，逃逸电子称为俄歇电子。
图1光电效应示意图
康普顿效应：当γ射线与物质发生相互作用时，与靶物质的核外电子发生碰撞，使电子获得γ射线的部分能量，摆脱原子核对其的库仑力束缚，成为反冲电子。同时，入射光子会损失一部分能量，并且运动方向也会发生改变，形成散射光子。
图2康普顿效应示意图
电子对效应：γ射线与物质相互作用时，与靶物质的原子核相互作用，γ光子在原子核的电场中，γ光子消失，生成一个正电子和一个负电子。
图3电子对效应示意图
当靶物质在γ射线的辐照下，靶物质与γ射线不仅仅会以光电效应、康普顿效应、电子对效应方式发生相互作用，还可与物质发生相干散射、光致核反应以及核共振反应等相互作用。
2、相互作用之间的竞争机制
靶物质与γ射线主要以光电效应、康普顿效应、电子对效应方式发生相互作用。其中，前两种效应发生在γ射线与核外电子之间，第三种效应发生在γ射线与原子核的库伦场。这三种相互作用彼此之间互相竞争。且这三种效应发生的概率与靶物质的原子序数和入射γ射线的能量有关，所以当入射的γ射线能量和靶物质不同时，这三种效应发生概率也不同。
下图给出了γ射线的能量和靶物质的原子序数对三种效应发生概率的影响区域图。由此可见光电效应在低能、高Z区占优势；康普顿效应在中能、低Z区占优势；电子对效应在高能、高Z区占优势。
因此，伽马射线与物质间的相互作用除了与伽马射线的能量相关，也与屏蔽材料的原子序数Z有关，所以通常使用原子序数Z较大的元素(如Pb、W、Bi等)进行伽马辐射屏蔽。
图4三种相互作用随能量和原子序数的变化关系
3、常规的伽马屏蔽材料
铅：常用的伽马辐射屏蔽材料，因其密度高、吸收率好，能有效地降低伽马射线的强度。在核电站等行业中，铅板用于隔离辐射区域和非辐射区域，减少辐射对人的危害。
混凝土：也是一种常用的伽马辐射屏蔽材料。混凝土密度大、可加工性好、成本较低，是建筑领域中广泛使用的一种材料。混凝土混合物中，添加重金属元素（如铅），可有效地降低伽马射线的强度。
钨：是一种非常密度高的金属，是一种常用的伽马辐射屏蔽材料，也可用于对快中子的慢化。由于钨的电子层结构紧密且吸收能力强，钨板能够有效减少辐射的强度。但是，钨的价格相对于其他材料较贵。
除此之外，一些含铅材料、稀土材料等也被用于伽马或中子的屏蔽，在本文中不做介绍。材料的选择应该根据实际情况，选择合适的屏蔽材料，有效减轻伽马辐射对人体健康带来的威胁，并控制在一定的成本之内