Trong tương tác của bức xạ gamma với vật chất, đầu dò ghi nhận các bức xạ là kết quả của cả ba quá trình hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp. Ta cần quan tâm đến xác suất xảy ra các quá trình trên, vì thế đại lượng tiết diện tương tác toàn phần (σ) là tổng tiết diện của các quá trình tương tác giữa photon và vật chất được xác định theo công thức:
trong đó: σqđ; σc; σtc lần lượt là tiết diện tương tác của hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và sự tạo cặp.
Khi nhân tiết diện vi mô với số nguyên tử N có trong 1 cm3 ta thu được hệ số hấp thụ (hay còn gọi là hệ số suy giảm tuyến tính):
μ N.σ N σqđ σc σtc . (1.14)
Hệ số suy giảm tuyến tính μ cm-1 cho chúng ta biết sự suy giảm của bức xạ gamma khi đi qua một môi trường, nó phụ thuộc vào mật độ môi trường và năng lượng của bức xạ gamma. Khi chia hệ số suy giảm tuyến tính cho mật độ vật chất ρ (g/cm3), ta được hệ số suy giảm khối μm cm2/g là đại lượng cơ bản hơn so với hệ số suy giảm tuyến tính vì không phụ thuộc vào mật độ vật chất và có thể áp dụng cho bất kỳ dạng vật chất rắn, lỏng, khí khác nhau [4]:
μm μ
ρ. (1.15)
Khi vật liệu bia là hợp chất thì hệ số suy giảm khối được xác định:
μm μi.wi, (1.16)
với μi là hệ số suy giảm khối của nguyên tố thứ i; wi là trọng số của nguyên tố thứ i. Trong nghiên cứu của chúng tôi, các mô phỏng được tiến hành trong điều kiện có chuẩn trực nên hệ số suy giảm tuyến tính được xác định theo công thức (1.9). Từ công thức này ta xác định được hệ số suy giảm khối:
μm 1 ρxln
N
N0 . (1.17)