2.1 发现辐射类型与放射性衰变
原子是物质构成的最基本的单位。所有原子都由以下三种基本粒子组成：
第一，中子：不带电荷，质量为1 个原子单位质量。
第二，质子：带1 个单位正电荷，质量与中子相等。
第三，电子：带1 个单位负电荷，质量约为质子的1/2000。质子和中子组成的原子核，通过电荷引力，与外层高速运动的电子达成电荷平衡，以维持原子的动态稳定。原子中的质子数和电子数决定元素的化学性质，中子数和质子数决定原子的质量。相同元素的原子数、质子数和电子数相同，但中子数可能不同，这些相同元素含不同中子的不同原子叫同位素。
原子核中的粒子（质子和中子）数决定了元素的稳定性，自然界发现的最重的稳定性元素是铅（原子序数82）的系列同位素（铅-203、铅-206、铅-207 和铅-208）和铋（原子序数83）的一个同位素（铋-209）。而原子序数大于83 的天然元素都不稳定，这些不稳定元素不断地通过“核裂解”产生新的元素（称为该不稳定元素的子体或子代产物），并释放出一种或多种形式的具有一定能量的粒子或射线，这一过程即我们通常所说的核衰变，衰变过程中产生具有一定能量的粒子或射线的物理现象称为放射性。因此，放射性描述的是（不稳定性元素）原子自发裂变时释放具有一定能量的粒子或射线的物理现象。核衰变过程将一直进行下去，直到产生非放射性的稳定元素为止。每种放射性元素都有各自的衰变过程和规律，可用半衰期来描述。半衰期是指放射性减少一半所需要的时间。每种放射性元素都存在各自不同的半衰期，长短从几分之一秒到数十亿年不等。
辐射是指从某种物体（源）释放的能量通过空气或其他介质后作用于另一种物质（受体）的过程。这种能量是多种形式的，例如电磁波、光波、各种射线和粒子等。放射性物质产生的辐射能够通过初级过程或次级过程引起受照射物质发生电离，称为电离辐射。原子核由自发地放出某种粒子而转变为新核的变化过程叫作原子核衰变（放射性衰变）。核衰变的主要类型有：α 衰变、β 衰变、γ 衰变、内转换及原子核自发裂变等。此外，随着核辐射测量技术的发展，已发现一些新的衰变方式，如质子衰变、双β-衰变、14C 衰变等。
原子核自发地放射出α 粒子而发生的转变叫作α 衰变；原子核自发地放射出电子或正电子或俘获一个轨道电子而发生的转变，称为β 衰变。进一步，可把放射电子称为β-衰变；放射正电子称为β+衰变；俘获轨道电子的称为轨道电子俘获。α 衰变和β 衰变的原子核往往处于激发态。处于激发态的原子核要向基态跃迁。原子核由激发态通过发射γ 光子跃迁到低能态的过程，称为γ 衰变或γ 跃迁。γ 衰变与α 及β 衰变不同，不会导致核素的变化，只改变原子核的内部状态。
电离辐射的种类主要有以下几种：
第一，α 粒子：由2 个质子和2 个中子组成，相当于一个氦核，带2 个单位正电荷。穿透力小，其射程在空气中约为4厘米，在生物组织中为25～80 微米，不能穿透皮肤，因此很容易被屏蔽。每发生一次α 衰变，元素的原子序数下降2，质量数减少4。
第二，β 粒子：带1 个负电荷，相当于1 个电子的能量，穿透力强于β 粒子，空气中射程最高可达15 米，固体中最多为1 厘米，一般用铝片就能屏蔽，可对皮肤造成损伤。每发生一次β 衰变，元素的原子序数增加1（通过原子核中的1 个电子转换为1 个质子），但不改变元素的质量数。
第三，γ 射线：也叫高能光子，是原子核发射的一种短波长电磁辐射，相当于1 个质子的能量，穿透力极强，一般需用较厚的铅砖才能屏蔽。主要造成人体外照射危害。
第四，X 线：穿透力与γ 射线相似，但来自于原子核外部分，是典型的低能量辐射。
第五，中子：高能粒子，不带电荷。穿透能力极强，只有用极厚的混凝土设施才能屏蔽。每释放一个中子，不改变元素的原子序数，但使原子质量数减少1。