Общим свойством ионизирующих излучений является их способность ионизировать атомы окружающей среды, в том числе атомы, входящие в состав тканей человека. Эти излучения делят на две группы: квантовые (т. е. состоящие из фотонов) и корпускулярные (состоящие из частиц). Естественно, что это деление в значительной мере условно, так как любое излучение имеет двойственную природу и в определенных условиях проявляет то свойства волны, то свойства частицы.
К квантовым ионизирующим излучениям относят тормозное (в частности, рентгеновское) и гамма-излучение. К корпускулярным излучениям причисляют пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов и других частиц. Среди радиоактивных излучений, используемых в медицине наиболее распространены α; β; γ – излучение и, естественно, рентгеновские лучи.
α – излучение представляет собой поток ядер атомов гелия (2Не4). Ядро атома гелия состоит из двух протонов (р) и двух нейтронов (n) - имеет двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4 атомным единицам массы. Возникает она при α -распаде естественных .радиоактивных элементов. В тканях человеческого тела а-частицы пробегают лишь несколько десятков микрон, однако обладают максимальным ионизирующим действием. Используются в радонотерапии – опосредованное рефлекторное действие на организм.
β – излучение представляет собой поток бета-частиц - либо электронов (е-), либо позитронов (е+). Каждая β-частица обладает одним элементарным электрическим зарядом: электрон - отрицательным, позитрон - положительным. Позитроны образуются при распаде некоторых искусственных радионуклидов. Происхождение электронов может быть двояким. Они могут возникать при распаде радионуклидов. В этом случае энергетический спектр излучения непрерывный с максимумом до 2 МэВ. В мягких тканях человека такие электроны распространяются всего на несколько миллиметров. С другой стороны, электроны могут быть получены в ускорителях заряженных частиц в результате термоэлектронной эмиссии. Их энергия может достигать 50 - 100 МэВ, и они обладают большим пробегом в тканях. β – излучение используется для лучевой терапии при лечении поверхностно расположенных бразований, а также в радиоизотопной диагностике.
γ – излучение - электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными ядрами и возникающее при взаимодействии элементарных частиц. Свойства гамма-излучения, как и других электромагнитных излучений, определяются длиной волны (А,) и энергией квантов (Е). Гамма-излучение – самое коротковолновое электромагнитное излучение (λ<10-10м). Его особенностью является ярко выраженные корпускулярные свойства. Поэтому гамма-излучение обычно рассматривается как поток гамма - квантов. В отличие от тормозного рентгеновского излучения спектр гамма-излучения дискретный, так как переход ядра атома из одного энергетического состояния в другое осуществляется скачкообразно. Энергия гамма-квантов лежит в пределах от десятков кэВ до десятков МэВ, а длина волны – сотые и тысячные доли ангстрема. В области длин волн от 10-10 до 10-14м диапазоны рентгеновского и гамма-излучений перекрываются, в этой области рентгеновские и гамма - кванты по своей природе тождественны и отличаются лишь происхождением. Они отличаются большой проникающей способностью в веществе и выраженным биологическим действием. Гамма-излучение используется в лучевой терапии – при телегамматерапии, а также при контактных методиках. Радионуклидная диагностика практически вся основана на использовании гамма-излучения.