Jądro atomowe, zwane też nuklidem, składa się z dwóch rodzajów cząstek zwanych nukleonami: protonów obdarzonych ładunkiem dodatnim i neutronów - cząstek elektrycznie obojętnych. Ladunek protonu jest równy liczbowo ładunkowi elektronu. Odpychającym siłom kulombowskim między protonami przeciwdziałają silne, specyficzne siły jądrowe, które działają miedzy wszystkimi nukleonami. Masy obu nukleonów są zbliżone do siebie i są około 2000 razy większe od masy elektronu. Tak więc prawie cała masa atomu jest skupiona w jądrze. W atomie liczba protonów w jądrze jest równa liczbie elektronów i dlatego atom jako całość jest elektrycznie obojętny. Promieniowanie alfa to rodzaj promieniowania jonizującego cechującego się małą przenikalnością. Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa. Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu hel-4, więc często oznacza się ją jako He²⁺. Cząstki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran (pierwiastek) i rad (pierwiastek). Przykładowa reakcja rozpadu: |₈₈²²³|Ra→|₈₆²¹⁹|Rn + |₂⁴|He Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma. W rozpadzie alfa udział biorą oddziaływania silne. Promieniowanie alfa jest bardzo silnie pochłaniane. Promieniowanie beta (promieniowanie β) - jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej. Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię przez którą przechodzi. Prawo przesunięć, inaczej prawo lub reguła Soddy'ego i Fajansa, określa w jaki sposób określony typ przemiany pierwiastka promieniotwórczego wpływa na rodzaj wytworzonego nuklidu: 1) W przypadku rozpadu  (przemiany ) powstaje pierwiastek o liczbie atomowej mniejszej o 2 oraz liczbie masowej mniejszej o 4 (przesunięcie w układzie okresowym o 2 miejsca w lewo), np. |₉₂²³⁸|U→ |₉₀²³⁴|Th 2) W przypadku rozpadu β- (przemiany β-) powstaje - nuklid izobaryczny - jądro pierwiastka o liczbie atomowej większej o 1 oraz tej samej liczbie masowej (przesunięcie w układzie okresowym o 1 miejsce w prawo), np. |₈₂²¹²|Pb→ |₈₃²¹²|Bi 3) W przypadku rozpadu β+ (przemiany β+) powstaje - nuklid izobaryczny - jądro pierwiastka o liczbie atomowej mniejszej o 1 oraz tej samej liczbie masowej (przesunięcie w układzie okresowym o 1 miejsce w lewo), np. |₇¹³|N→ |₆¹³|C

Prawo rozpadu promieniotwórczego. Rozpad promieniotwórczy jest zjawiskiem przypadkowym, tzn. nie można przewidzieć ani momentu rozpadu, ani określić, które jądra atomowe ulegną rozpadowi. Można jednak określić prawdopodobieństwo rozpadu w danym czasie. Z teorii rozpadów promieniotwórczych wynika, że liczba dN atomów rozpadających się w czasie dt jest proporcjonalna do ogólnej liczby N promieniotwórczych jąder, czyli przemiany poszczególnych jąder zachodząniezależnie od siebie: -dN ∞ N dt Wynika stąd, że rozpad promieniotwórczy podlega wykładniczemu prawu N=N₀e^{-— t} gdzie: N - liczba jąder, które jeszcze nie uległy rozpadowi w czasie t; No- początkowa liczba jąder w chwili t = 0, kiedy zaczynamy liczyć czas; e - podstawa logarytmu ,naturalnego (e =2,73); A - stała rozpadu. Wykładnicze prawo przemian promieniotwórczych jest prawem statystycznym, słusznym jedynie dla dużej liczby atomów. Promieniotwórczość praktycznie nie zależy od warunków zewnętrznych, dlatego  jest wielkością stałą dla każdego promieniotwórczego izotopu. Wielkość A jest miarą prawdopodobieństwa rozpadu pojedynczego jądra w jednostce czasu. Dla różnych jąder promieniotwórczych przyjmuje ona wartości w szerokim zakresie, od 10^-17 do 10⁶ s^—1 W celu scharakteryzowania szybkości rozpadu, oprócz stałej rozpadu, wprowadzamy wielkość zwaną czasem połowicznego rozpadu. Czas połowicznego rozpadu lub czas połowicznego zaniku T jest to czas, w którym połowa początkowej liczby jąder ulegnie rozpadowi. Podstawiając do równania N=N₀e^{-— t} ; t = T i uwzględniając, zgodnie z definicją czasu połowicznego rozpadu, N = No / 2 , otrzymujemy: No / 2 = No e^{-— T} Po uproszczeniu i przekształceniu: ½= e^— lub 2=e^ oraz zlogarytmowaniu: ln2=  ln2≈0,693 otrzymujemy związek czasu połowicznego rozpadu ze stałą rozpadu T= 0,963 /  Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią. Procesy towarzyszące przechodzeniu promieniowania przez materię zależą w pierwszym rzędzie od rodzaju tego promieniowania. Cząstki obojętne, jak neutrony, słabo oddziałują z materią, podczas gdy cząstki naładowane i promieniowanie elektromagnetyczne oddziałują z elektronową powłoką atomów. Promienie γ mogą oddziaływać zarówno z elektronami, jak i z jądrami, a także z polem elektrycznym elektronów i jąder. Oddziaływanie to może prowadzić do całkowitej absorpcji lub też do rozpraszania promieniowania γ. W absorpcji promieni γ decydujące znaczenie mają trzy zjawiska: 1. Zjawisko fotoelektryczne, polegające na oddziaływaniu promieni γ z elektronami atomów i prowadzące do całkowitej absorpcji kwantu promieniowania γ i oderwaniu elektronu od atomu.

2. Zjawisko Comptona, czyli zjawisko rozpraszania promieniowania γ na elektronach, przy czym foton zmienia tu zarówno swoją energię, jak i kierunek ruchu. 3. Zjawisko tworzenia par elektronowych, w którym foton ulega całkowitej absorpcji, a pojawia się para elektron - pozyton. Opisane powyżej mechanizmy oddziaływania promieniowania γ z materią powodują, że natężenie wiązki promieniowania maleje w miarę wnikania jej w głąb środowiska I=Io e^{— x} Io - natężenie wiązki padającej I - natężenie wiązki po przekściu przez warstwy o grubości x. Jeżeli na drodze wiązki promieniowania o natężeniu lo umieścić substancję absorbującą o grubości x, to w wyniku absorpcji i rozproszenia części fotonów, natężenie promieniowania po przejściu warstwy x zmniejszy się i będzie wynosiło l. Zwiększenie grubości x o dx spowoduje zmniejszenie natężenia I o dl. Względne osłabienie natężenia promieniowania dl/ I jest proporcjonalne do przyrostu grubości dx: dI/ I = - dx Znak minus we wzorze oznacza zmniejszenie natężenia promieniowania. Współczynnik proporcjonalności nosi nazwę liniowego współczynnika pochłaniania:  = dI / I dx Liniowy współczynnik pochłaniania oznacza względne zmniejszenie natężenia promieniowania przez warstwę absorbentu o grubości jednostkowej. Wymiarem liniowego współczynnika pochłaniania jest (m^—1). Wartość liczbowa współczynnika zależy m.in. od gęstości absorbentu i długości fali promieniowania. Z doświadczeń wynika, że liniowy współczynnik pochłaniania w materiałach o niedużej liczbie atomowej jest w przybliżeniu proporcjonalny do gęstości absorbentu. Bardziej uniwersalne znaczenie ma tzw. masowy współczynnik pochłaniania _m =   ρ którego wartość liczbowa umożliwia porównywanie ze sobą różnych substancji pod względem zdolności pochłaniania promieniowania. Masowy współczynnik pochłaniania nie zależy ani od fizycznego, ani od chemicznego stanu substancji pochłaniającej, natomiast w przybliżeniu zależy od liczby atomowej materiału absorbentu Z i długości fali promieniowania : |  ρ ∝ Z⁴ / A| * ^ Wiązka promieniowania γ, przechodząc przez absorbent ulega osłabieniu. W scyntylatorze kwanty promieniowania γ wywołują błyski luminescencyjne, które rejestruje fotopowielacz. Ilość rozbłysków podawana przez komputer jako ilość zliczeń n w określonym przedziale czasu jest proporcjonalna do natężenia wiązki promieniowania γ dochodzącej do scyntylatora. Przy braku absorbentu między źródłem a scyntylatorem otrzymujemy ilość zliczeń no, proporcjonalną do początkowego natężenia wiązki promieniowania γ: no ∝ lo Po przejściu promieniowania przez absorbent o grubości x, ilość zliczeń jest proporcjonalna do natężenia I wiązki: n ∝ I Uwzględniając te zależności otrzymujemy wzór opisujący zmianę ilości zliczeń w funkcji grubości absorbentu n = f(x) n=no e^{─ x} Wyrażenie to daje możliwość obliczenia współczynnika pochłaniania 

---