質(zhì)子數(shù)相等而中子數(shù)不等的原子構(gòu)成的元素互為同位素，同一種元素的同位素由于其中子數(shù)不同使其原子核的穩(wěn)定性有很大的差異。不穩(wěn)定的原子核會放 出肉眼看不見的射線，并隨后變成另一種元素的同位素，這一過程叫做原子核的衰變（或蛻變），稱這種能放出射線的元素（同位素）為放射性元素（同位素），由 這類元素（同位素）組成的物質(zhì)叫做放射性物質(zhì)。放射性物質(zhì)放出的射線分為α射線、β射線和γ射線。
α粒子為高速運動的氦（He）原子核，由兩個質(zhì)子和兩個中子組成，其質(zhì)量為4，帶兩個單位正電荷。一般放射性同位素所發(fā)射的α粒子能量均在7百萬電子伏特以下。射程很短（空氣中約2～12cm），穿透能力弱，用很少的物質(zhì)，如一張紙片即可將α粒子阻擋。
β射線為一束快速運動的負電子或正電子，質(zhì)量很小。在幾乎所有的放射性衰變中，β射線都與其他射性衰變相伴而生。若原子核內(nèi)中子過多，則中子會分解為一個質(zhì)子和一個負電子，β－射線就是由中子衰變出來的負電子。相反，β＋射線是因原子核中質(zhì)子數(shù)過多而分解為中子和正電子時放射出來的正電子。通常，放射性同位素所放射的β射線能量都低于5百萬電子伏特。β射線的射程比α粒子長（如磷32放出的β射線在空氣中可射出7m），穿透能力雖比α粒子高，但用5mm厚的鋁板亦可完全吸收β射線。
γ射線是一種不帶電的、無靜止質(zhì)量的、波長很短（在10－8cm以下）的電磁波，是原子核從能量較高的受激態(tài)退到較為穩(wěn) 定的基態(tài)時，釋放出的多余能量。γ射線放出后，元素的原子序數(shù)和原子量均不變，但其半衰期等核性質(zhì)發(fā)生了變化。γ射線一般與α射線或β射線同時放出。γ射 線具有很強的穿透力，不像α粒子及β射線那樣易于被物質(zhì)阻擋，射程亦相當(dāng)大。一般來說，密度愈大的物質(zhì)對γ射線的阻擋效果愈佳。通常核反應(yīng)以及加速器實驗 室均建造厚度250cm左右的鋼筋水泥墻，以保證室外工作人員的安全。放射性同位素所產(chǎn)生的γ射線的能量均在3百萬電子伏特以下，1.27cm厚的鉛板可 將其減弱一半。