Ionizující záření  je tok hmotných částic nebo fotonů elektromagnetického záření, které mají schopnost ionizovat atomy prostředí nebo excitovat jejich jádra. Vzniká jako průvodní jev jaderných procesů (u rentgenového záření procesů odehrávajících se v elektronovém obalu atomů). Při těchto procesech se dostává jádro (nebo obal) atomu do excitovaného stavu, stává se energeticky nestabilní. Stabilní stav získá právě vyzářením energie ve formě částic nebo fotonů elektromagnetického záření.

•  Přímo ionizující záření je tvořeno nabitými částicemi (elektrony,pozitrony, protony, částicemi α, β ), které mají dostatečnou kinetickou energii k tomu, aby mohly vyvolat ionizaci.

•  Nepřímo ionizující záření zahrnuje nenabité částice (fotony, neutrony), které samy prostředí neionizují, ale při interakcích s prostředím uvolňují sekundární, přímo ionizující částice. Ionizace prostředí je pak způsobena těmito sekundárními částicemi.

Korpuskulární ionizující záření je charakterizováno elektrickým nábojem, klidovou hmotností a kinetickou energií. Podle hmotnosti dělíme částice na:

• těžké (částice α, protony, neutrony,  
• středně těžké (mezony);
• lehké (elektrony, pozitrony).

Fotonové ionizující záření má duální charakter (má vlastnosti jak elektromagnetického vlnění, tak i vlastnosti částic o nulové hmotnosti). Rozeznáváme  fotonové záření γ a rentgenové záření. Z fyzikálního hlediska jde v podstatě o stejný typ záření, rozdíl je ve vlnové délce a v tom, že záření γ vzniká v atomovém jádře (přirozená a umělá radioaktivita) a rentgenové záření vzniká interakcí elektronu z obalu s těžkými atomy v materiálu anody (rentgenové přístroje, betatron, lineární urychlovač).

Vznik ionizujícího záření souvisí se strukturou atomů a atomových jader. Atomy všech látek se v principu skládají ze tří druhů částic - protonů, neutronů a elektronů. Protony a neutrony (společně nazýváme nukleony) tvoří jádro atomu. Elektrony obíhají kolem jádra po vymezených drahách.

Počet částic v jádře charakterizují nukleonové (hmotnostní) a protonové (atomové) číslo. Hmotnostní číslo A, udává celkový počet protonů a neutronů v jádře. Protonové číslo Z udává počet protonů v jádře (a tím i počet elektronů v obalu). Toto číslo udává také postavení prvku v Mendělejevově periodickém systému, což znamená, že prvek jednoznačně identifikuje i z chemického hlediska. Rozdíl A - Z pak určuje počet neutronů v jádře. Hmotnostní číslo se píše jako horní index před chemickou značkou prvku, protonové číslo jako dolní index (, , ).

Nuklidy se stejným počtem protonů v jádře nazýváme izotopy. Například izotopy vodíku jsou ,  ,  . Jejich atomová jádra obsahují vždy jeden proton, ale liší se počtem neutronů. Izotopy vodíku bývá zvykem označovat samostatnými názvy a značkami:

• hydrogenium - značka , 

• deuterium - značka  ,

• tritium - značka  .

Izotopy vodíku.