元素的原子由原子核和電子構成，而原子核又由質子和中子組成。同種元素具有相同的質子數，但可以有不同的中子數，這種具有相同的質子數而具有不同的中子數的元素叫同位素。其中有一些同位素的原子核能自發地發射出粒子或射線，釋放出一定的能量，同時質子數或中子數發生變化，從而轉變成另一種元素的原子核。元素的這種特性叫放射性，這樣的過程叫放射性衰變，這些元素叫放射性元素。具有放射性的同位素叫放射性同位素。

放射性同位素具有以下三個特性：

能放出各種不同的射線。有的放出α射線，有的放出β射線，有的放出γ射線或者同時放出其中的兩種射線。還有中子射線。其中，α射線是一束α粒子流，帶正電荷，β射線就是電子流，帶有負電荷。

放出的射線由不同原子核本身決定。例如鈷－60原子核每次發生衰變時，都要放射出三個粒子：一個β粒子和兩個光子，鈷－60最終變成了穩定的鎳－60。

第三，具有一定的壽命。人們將開始存在的放射性同位素的原子核數目減少到一半時所需的時間，稱為半衰期。例如鈷－60的半衰期大約是5年。 

將一種穩定的化學元素和它的具有放射性的同位素混合在一起，當它們參與各種系統的運動和變化時，由于放射性同位素能發出射線，測量這些射線便可確定其位置與數量。只要測出了放射性同位素的分布和動向，就能確定穩定化學元素的各種作用。這種方法稱為示蹤原子方法，應用很廣泛。

放射性同位素作為示蹤劑不僅靈敏度，測量方法簡便易行，能準確地定量，準確地定位及符合所研究對象的生理條件等特點：

1、靈敏度高

放射性示蹤法可測到10-14－10-18克水平，即可以從1015個非放射性原子中檢出一個放射性原子。它比目前較敏感的重量分析天平要敏感108-107倍，而迄今最準確的化學分析法很難測定到10-12克水平。

2、方法簡便

放射性測定不受其它非放射性物質的干擾，可以省略許多復雜的物質分離步驟，體內示蹤時，可以利用某些放射性同位素釋放出穿透力強的r射線，在體外測量而獲得結果。

這就大大簡化了實驗過程，做到非破壞性分析，隨著液體閃爍計數的發展，14C和3H等發射軟β射線的放射性同位素在醫學及生物學實驗中得到越來越廣泛的應用。

3、定位定量準確

放射性同位素示蹤法能準確定量地測定代謝物質的轉移和轉變,與某些形態學技術相結合（如病理組織切片技術，電子顯微鏡技術等），可以確定放射性示蹤劑在組織器官中的定量分布，并且對組織器官的定位準確度可達細胞水平、亞細胞水平乃至分子水平。

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放射性同位素技術已經廣泛應用于國民經濟的許多領域，在工業、農業、醫學、資源環境、軍事科研諸多領域的應用已獲得了顯著的經濟效益、社會效益、環境效益，是核能利用的一個重要方法。全 球放射性同位素供應格局未發生明顯變化，但更廣泛的產能布局正悄然出現。