ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับกระบวนการการแปลงภายใน, wavefunction ของอิเล็กตรอนที่เปลือกชั้นใน (ปกติจะเป็น s อิเล็กตรอน) จะแทรกซึมเข้าไปในเนื้อของ นิวเคลียส ซึ่งหมายความว่ามีความเป็นไปได้ที่แน่นอนของการค้นหาอิเล็กตรอนภายในนิวเคลียส เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ อิเล็กตรอนอาจเชื่อมไปยังสภาวะของพลังงานที่ถูกกระตุ้นของนิวเคลียสและใช้พลังงานจากการเปลี่ยนผ่านนิวเคลียสโดยตรง โดยปราศจากรังสีแกมมาช่วงกลางที่ถูกผลิตในครั้งแรก พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจะเท่ากับพลังงานการเปลี่ยนผ่านในนิวเคลียส, ลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่ยึดเหนี่ยวเข้ากับอะตอม

อิเล็กตรอนที่เกิดจากการแปลงภายในส่วนใหญ่จะมาจากเปลือกชั้น K (สถานะ 1s) เพราะอิเล็กตรอนสองตัวนี้มีความน่าจะเป็นสูงสุดของการมีอยู่ภายในนิวเคลียส อย่างไรก็ตาม สถานะ s ในเปลือกชั้น L, M และ N (เช่นสถานะ 2s, 3s และ 4s) ยังสามารถที่จะเชื่อมเข้ากับสนามนิวเคลียสและก่อให้เกิดการปลดปล่อยอิเล็กตรอนจากการแปลงภายในจากเปลือกเหล่านั้น (ที่เรียกว่าการแปลงภายในจากเปลือก L หรือ M หรือ N) อัตราส่วนความเป็นไปได้ของการแปลงภายในจากเปลือก K ต่อเปลือก L, M, หรือ N สำหรับนิวไคลด์ต่างๆได้รับการจัดเตรียมไว้[3]

พลังงานยึดเหนี่ยวอะตอมของ s อิเล็กตรอนอย่างน้อยต้องถูกจ่ายให้กับอิเล็กตรอนนั้นเพื่อที่จะดีดตัวมันให้ออกจากอะตอมเพื่อที่จะทำให้เกิดการแปลงภายใน; นั่นคือกล่าวได้ว่า การแปลงภายในไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากพลังงานการสลายตัวของนิวเคลียสมีไม่เพียงพอที่จะเอาชนะพลังงานยึดเหนี่ยว มีนิวไคลด์กัมมันตรังสีไม่กี่ตัวที่พลังงานการสลายตัวมีไม่เพียงพอที่จะแปลง (ดีดออก) อิเล็กตรอน 1s (เปลือก K) หนึ่งตัว และนิวไคลด์เหล่านี้ เพื่อที่จะสลายตัวโดยการแปลงภายใน จะต้องสลายตัวโดยการดีดอิเล็กตรอนออกจากเปลือก L หรือ M หรือ N (กล่าวคือโดยการดีดออกอิเล็กตรอน 2s, 3s หรือ 4s) เนื่องจากพลังงานยึดเหนี่ยวเหล่านี้มีค่าต่ำลง

ถึงแม้ว่า s อิเล็กตรอนจะมีแนวโน้มมากขึ้นสำหรับกระบวนการการแปลงภายในเนื่องจากการแทรกซึมแบบนิวเคลียร์สุดยอดของพวกมันเมื่อเทียบกับอิเล็กตรอนที่มีโมเมนตัมเชิงมุมในวงโคจรก็ตาม, การศึกษาเกี่ยวกับสเปกตรัมแสดงให้เห็นว่า p อิเล็กตรอน (จากเปลือก L และสูงกว่า) จะถูกขับออกมาเป็นครั้งคราวในกระบวนการการการแปลงภายใน

หลังจากที่อิเล็กตรอนจากกระบวนการการแปลงภายในถูกปล่อยออกมา อะตอมจะถูกทิ้งไว้แต่ตำแหน่งที่ว่างในหนึ่งของเปลือกอิเล็กตรอนขอวมัน ซึ่งมักจะเป็นเปลือกชั้นใน หลุมนี้จะถูกเติมเต็มด้วยอิเล็กตรอนจากหนึ่งในเปลือกที่สูงขึ้นและส่งผลให้รังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะ หรือ Auger อิเล็กตรอน หนึ่งตัวหรือมากกว่า จะถูกปล่อยออกมาเป็นอิเล็กตรอนที่เหลืออยู่ในอะตอมไหลลงไปเพื่อแทนตำแหน่งที่ว่าง