元素的原子由原子核和电子构成，而原子核又由质子和中子组成。同种元素具有相同的质子数，但可以有不同的中子数，这种具有相同的质子数而具有不同的中子数的元素叫同位素。其中有一些同位素的原子核能自发地发射出粒子或射线，释放出一定的能量，同时质子数或中子数发生变化，从而转变成另一种元素的原子核。元素的这种特性叫放射性，这样的过程叫放射性衰变，这些元素叫放射性元素。具有放射性的同位素叫放射性同位素。发生放射性衰变的元素称为母体，由放射性衰变形成的元素称为子体。[3]
根据放射性元素释放或吸收的粒子或射线，可将放射性衰变划分为以下几个类型：[3]
（1）α衰变：放射性元素自发地释放出α粒子的衰变过程叫α 衰变。α粒子质量数为4，由2个质子和2个中子组成，是原子序数为2的高速运动的氦原子。高速运动着的α 粒子流就是α 射线。经过α衰变形成的放射性元素与其母体相比质量数减4，原子序数降低2位。其衰变过程如下：[3]
例如，铀-238（ ）经α衰变后生成钍-234（ ），镭-226（ ）经α衰变后生成氡-222（ ）[3]
（2）β衰变：放射性元素自发地使核内一个中子转变为质子，释放出β 粒子的衰变过程叫β 衰变。β粒子的质量与电荷均与电子相同，其实质就是一个高速运动的电子。高速运动着的β 粒子流就是β 射线。β 射线具有比α 射线高得多的穿透能力。经过β 衰变形成的放射性元素与其母体相比质量数不变，但原子序数增加1位。其衰变过程如下：[3]
例如，铅-214（ ）经β 衰变后生成铋-214（ ），铋-214（ ）经β 衰变后生成钋-214（ ）[3]
（3）电子俘获：放射性元素自发地俘获一个核外轨道电子，使核内一个质子变为中子的衰变过程叫电子俘获。经过电子俘获形成的放射性元素与其母体相比质量数不变，但原子序数减少1位。其衰变过程如下：[3]
例如，钾-40（ ）俘获后生成氩-40（ ）。[3]
（4）同质异能γ 跃迁。通常α 衰变或β 衰变形成的新原子核处于不稳定的激发态，但这个时间很短（约10-13s），很快跃迁到较低能级或基态，并释放出γ 射线（y 射线是一种波长很短的电磁波，具有穿透能力）。这种现象仅发生能级跃迁，而核的质量数和原子序数都不变，所以不产生新的元素。但有些原子核的激发态存在时间较长，可以作为独立的放射性核素，这种通过γ 跃迁形成的子体与母体称为同质异能素。[3]
放射性元素最基本的特征是不断发生同位素衰变，而衰变的结果是放射性同位素母体的数目不断减少，但其子体的原子数目将不断增加。由于放射性同位素的衰变不受外界温度、压力或化学条件控制，其衰变速率的大小完全是每种放射性元素的固有特性，发生衰变的原子数目仅与时间有关如果起始时刻放射性元素母体的数目为N，经过一段时间dt后，已经发生衰变的放射性元素数目dN与剩余尚未衰变的母体数目N和dt的乘积呈正比，即[3]