방사성핵종의 핵으로부터 두개의 중성자와 두개 양성자를 지닌 입자, 즉 헬륨핵이 방출되는 과정을 알파붕괴라 하고 방출되는 헬륨핵을 알파선이라 부른다. 또한   알파입자의 에너지는 핵종마다 고유한 에너지를 지닌다. 알파붕괴는 중성자가 양성자보다 상대적으로 많은 우라늄, 토륨, 라듐과 같은 무거운 원소에서 발생하고 알파붕괴로 생성된 딸핵종(222-Rn)은 모핵종(226-Ra)보다 질량수는 4만큼, 원자번호는 2만큼 작은 특성을 지닌다.
알파입자는 2가(+)의 전하를 띠고 아주 무거우므로 공기 및 물질과 쉽게 반응하여 많은 전리를 일으킨다. 따라서 알파입자가 물질내에서 도달할 수 있는 거리(비정)는 공기 중에서 수 cm에 불과하며 종이로도 차폐가 가능하다.

       
방사성핵종을 구성하는 중성자가 양성자로 변환하면서 (-)전하를 띤 전자와 반중성미자(antineutrino)를 방출하는 과정을 베타(-) 붕괴라 한다. 베타(-)입자의 에너지는 반중성미자가 붕괴과정에서 생성되는 일부 에너지를 가지고 방출되므로 연속스펙트럼을 띠게 되고 핵자의 변환과정에서 방출되는 전자를 궤도전자와 구분하기 위해 베타입자라고 부른다.
베타(-)붕괴를 겪는 원소는 주기율표상에서 안정된 원소의 아래쪽에 위치하며 중성자가 양성자로 변환되면서 베타(-)입자를 방출하므로 생성된 딸핵종은 모핵종보다 원자번호가 1만큼 증가하나 질량수의 변화는 없다. 베타(-)입자는 1가의 전하를 띠고 알파입자에 비하여 질량이 작으므로 알파입자보다 물질내에서 반응정도가 적다. 예를 들어 1Mev의 베타(-)입자가 공기중에서 도달할 수 있는 거리는 수 m정도이며 차폐제로 얇은 금속 또는 플라스틱을 사용한다.

       
베타(+) 붕괴란 양성자가 중성자로 변환하면서 (+)전하를 띤 전자와 중성미자(neutrino)를 방출하는 과정으로 베타(-)입자와 마찬가지로 연속스펙트럼을 나타낸다. 베타(+)붕괴를 겪는 원소는 주기율표상에서 안정된 원소의 위쪽에 위치하며 생성된 딸핵종은 모핵종보다 원자번호가 1만큼 감소하고 질량수의 변화는 없다.

       
양성자가 주로 K각의 전자를 포획하여 중성자로 변화되고 중성미자를 방출하는 과정으로 중성자 부족형원자핵에서 발생한다 . 따라서 질량수에는 변화가 없는 반면 원자번호는 1만큼 감소한다. 전자포획이 발생하면 상실된 궤도전자를 보상하기 위해 바깥쪽의 전자가 안쪽궤도의 상실부분을 채우는 과정에서 특성X-선이 방출되며 이러한 전자포획은 중성자 부족형원자핵의 또다른 붕괴형태인 베타(+)붕괴와 경합적으로 일어난다.

알파, 베타붕괴를 겪는 대부분의 방사성원소는 붕괴를 한 후에도 여전히 들뜬상태(meta stable state)에 있다.
이러한 준안정상태에 있는 원소는 감마선이라는 에너지를 지닌 전자파를 방출하는 천이(transition)과정을 통해 바닥상태로 가게된다. 이때 방출되는 감마선의 에너지는 핵종마다 각기 다르다.
다른 전자파와 마찬가지로 감마선은 질량이 없고 전하를 띠지 않으며 물질을 구성하는 궤도전자(광전효과, 컴프턴산란) 또는 핵(전자쌍생성)과 반응한다. 감마선이 물질내에서 에너지를 잃는 과정은 매우 느리게 일어나므로 모든 에너지를 물질에 부여하기까지 상당한 거리를 투과할 수 있다. 공기중에서 감마선이 투과할 수 있는 거리는 초기에너지에 따라 수 m에서 수백 m에 이른다. 따라서 감마선을 차폐재로는 콘크리트, 철 또는 납이 이용된다.

물질를 구성하는 원자의 전리 및 들뜸에 의해 안쪽궤도의 전자가 상실된 경우 바닥상태로 가기 위해 바깥쪽궤도의 전자가 안쪽궤도의 구멍(vacancy)을 채우면서 그림과 같은 특징적인 에너지를 지닌 광자를 방출된다. 이때 방출되는 광자를 '특성X-선'이라고 부른다.

고속전자가 물질의 핵주위를 지날때 핵의 전기장내에서 고속전자는 회절되면선 에너지가 감쇄된다. 이때 감쇄된 전자의 에너지에 해당하는 에너지를 지닌 광자(제동복사선)가 방출된다.제동복사선은 1895년에 렌트겐(Roentgen)이 "크루크관(Crooke's tube)"이라는 장치를 이용하여 발견한 최초의 전리방사선이다.

크루크관은 그림과 같이 전자의 발생원인 음극과 양극인 구리타겟으로 구성되어 전극에 고전압을 인가하면 음극에서 생성된 전자는 인가전압에 해당하는 고에너지를 가지고 타겟물질과 반응하여 제동복사선을 방출하게 된다. 제동복사선의 에너지는 전자의 회절정도와 핵과의 근접정도에 따라 달라지므로 전자의 에너지에 해당하는 최대에너지를 가지는 연속적인 분포의 에너지스펙트럼을 나타내고 방출량은 입사되는 전자의 에너지가 클수록, 타겟물질의 원자번호가 클수록 증가한다. 오늘날 의료용 또는 산업용으로 사용되는 대부분의 X-선 발생장치는 크루크관의 원리를 이용하고 타겟물질로 텅스텐(74-W)을 사용한다.