γ衰變不是單獨引起的,其發生往往緊隨在其他形式的衰變(如α衰變或β衰變等)發生之後。許多放射性核素發生α衰變或β衰變後,產生的子核處於高能階的激發態,激發態原子核通常會在極短時間內(約10−12秒)放出γ射線並衰變為較低的核能態,該過程稱為γ衰變。[1]例如鈷-60(60 Co )β衰變後會產生激發態的鎳-60(60 Ni *),激發態鎳-60會馬上放出兩束能量分別為1.17及1.33MeV的γ射線,衰變為基態60 Ni 。
某些激發態原子核的半衰期比一般的激發態原子核的半衰期要長(通常達到100~1000倍的時間),被稱作處於“亞穩態”。 “亞穩態”一詞通常指半衰期大於10−9秒的激發態原子核,有些種類可以達到數分鐘、數小時甚至數年。亞穩態原子核由於具有可測量的較長半衰期,在核物理學上被視為和基態原子核不同的核素,稱作核同质异能素。[1]核同质异能素發生的γ衰變也被稱為同质异能跃迁,不過除了發生衰變前的原子核的亞穩態能持續較長時間外,這一過程和一般激發態原子核的γ衰變並沒有區別。[2]例如鉬-99(99 Mo )β衰變後會產生亞穩態的鎝-99m(99m Tc ),是鎝的核同质异能素,半衰期長達6小時,會放出能量為140KeV的γ射線,衰變為基態鎝-99(英语:Technetium-99)(99 Tc )。