众所周知，化学元素的原子是由带正电的原子核和绕核旋转的壳层电子组成，而原子核又由质子和中子组成，质子带正电、中子不带电。以电子所带的电荷作为单位量，则质子带一个单位的正电荷。用字母Z表示原子核的质子数，称为原子序数，字母N表示中子数，字母A表示核内质子和中子的总数，称为质量数。具有确定质子数的一类原子称为元素。具有确定质子数和中子数的原子称为核素，以符号表示，其中X是原子所属化学元素的符号。例如，氢元素有三种核素：氕、氘、氚。这些质子数相同而中子数不同的核素，在元素周期表中占有同一位置，因此它们都是氢元素的同位素。

某些核素的原子核不稳定，能自发地放出射线面变成另一种核素的原子核，这种现象称为放射性衰变。具有不稳定原子核的核素称为放射性核素。

放射性衰变有三种类型。一种是从原子核内放出α射线，称为α衰变。α射线是高速的氦核流，某一放射性核素的原子核经α衰变后，将转换为原子序数减少2、质量数减少4的新核素的原子核。另一种是从原子核内放出β射线，称为β衰变。β射线是高速运动的电子流。经β衰变产生的新核素，其原子序数比原核素增加1，但质量数不变。还有一种是从原子核内放出γ射线，称为γ衰变。γ射线是一种波长极短的电磁辐射。当核素发生α衰变或β衰变时，所形成的新核素的原子核往往处于高能量的激发能级，它们就会以发射γ光子的形式释放一定的能量，跃迁到能量较低的激发能级或能量低的基级。由于γ衰变只是能量状态的变化，因此跃迁后原子核的质量数和原子序数都保持不变。放射性衰变所产生的新核素也常常具有放射性，因而可以继续衰变，直至最后形成某一稳定的核素为止。

若以N0和N表示某放射性核素在时间t=0和t时的原子核数，则其衰变规律可表示为N=N0e-λt (6-1)式中λ称为衰变常数(单位为s-1)，λ越大，衰变越快。负号表示原子核数N随时间延长而减少。

通常用半衰期来表示核素衰变的快慢。半衰期是指处于特定能态的某种放射性核元素的原子核减少一半所需要的时间(单位为s)。由(6-1)式可导出半衰期与衰变常数的关系。一般来说，对于一定量的放射性核素，当其残留的原子核数为起始原子核数的千分之一时，就可以认为全部衰减完了，这个时间约为该核素半衰期的十倍。