Радіоактивні елементи випромінюють іонізуюче випромінювання оскільки їхні атоми піддаються радіоактивному розпаду. Радіоактивний розпад — це випромінювання енергії у вигляді іонізуючого випромінювання.

Оскільки нестабільні атоми розпадаються і намагаються стати стабільними, ядра виділяють енергію у вигляді іонізуючого випромінювання (альфа-частинки, бета-частинки та гамма-промені). Енергія, що виділяється, називається іонізуючим випромінюванням, оскільки вона має достатньо енергії, щоб вибити міцно зв’язані електрони з орбіти атома.

Радіація випромінюється з атомів коли нестабільний атом розпадається, щоб стати більш стабільним. Коли в атомі є додаткові нейтрони або протони, це призводить до того, що елемент стає нестабільним.

Будь-яка речовина з температурою вище абсолютного нуля випромінює теплове випромінювання. Випромінювання енергії виникає в результаті поєднання електронних, молекулярних і граткових коливань у матеріалі. Кінетична енергія перетворюється на електромагнетизм через прискорення заряду або дипольні коливання.

Радіоактивний розпад Атоми з нестабільним ядром відновлюють стабільність, віддаючи зайві частинки та енергію у вигляді випромінювання. Процес виділення радіації називається радіоактивним розпадом. Процес радіоактивного розпаду для кожного радіоізотопу унікальний і вимірюється періодом часу, який називається періодом напіврозпаду.

Як зазначалося раніше, великі нестабільні атоми стають більш стабільними завдяки випромінюванню щоб позбутися надлишку атомної енергії (радіоактивність). Це випромінювання може випромінюватися у вигляді позитивно заряджених альфа-частинок, негативно заряджених бета-частинок, гамма-променів або рентгенівських променів, як пояснюється нижче.