Los fotones con energía más cercana a 511 keV son los procedentes de la interacción con los electrones libres de la banda de valencia, que tienen menor energía cinética, mientras que los fotones de la cola del pico son los debidos a la interacción con los electrones del núcleo del átomo. De esta manera, la variación de la densidad electrónica debida, por ejemplo, a la existencia de vacantes, supondría una disminución del número de los electrones del 'core' y, por lo tanto, un estrechamiento de la base del pico y aumento de la altura (mayor cantidad de eventos correspondientes a la aniquilación con los electrones de bajo momento).

            Así, la medida de la distribución de energía y momento de los dos fotones gamma emitidos como resultado de la aniquilación en un medio material proporciona información muy valiosa sobre entorno químico y físico de la región donde se ha producido la aniquilación.

Figura 1. Distintos entornos atómicos.

Como la dirección de emisión de los fotones gamma procedentes de la aniquilación es aleatoria, un detector colocado en una dirección arbitraria recogerá un espectro completo de la muestra. Para completar un espectro es necesario medir un número elevado de eventos, por lo que la línea de 511 keV se ensancha debido a cada uno de los  asociados a cada aniquilación.

Este ensanchamiento de la línea de 511 keV se mide con detectores de Ge de alta pureza (HPGe) enfriados con nitrógeno líquido, cuya eficiencia es muy alta. En el HPGe, los fotones de la aniquilación causan una separación de carga que es convertida en un pulso eléctrico mediante un pre-amplificador integrado en el detector. La amplitud del pulso es una medida de la energía del fotón detectado y puede ser registrada, después de una mayor amplificación, en un analizador multicanal (MCA).