凡是具有一定質子數、中子數並處於特定能量狀態的原子或原子核稱為核素，目前已知的核素有2000多種，分別屬於100多種元素，一種元素可包含多種核素。
同一種元素的原子必定具有相同的核電荷數，即核內的質子數相同，但是核內的中子數卻可以不同。
這些質子數相同而中子數不同的各種原子互為同位素。
核素可分為穩定和不穩定的兩類，不穩定的核素又稱放射性核素，它遵循能量最低原理，儘可能使體系的能量最低，所以它自發地放出某種射線，例如γ射線，而變成另一種元素。
天然的放射性核素來源於自然界存在的礦物，一般質子數≥83的許多元素及其化合物具有放射性；
而人工製造的放射性核素，一般是用高能粒子轟擊穩定核素的核，使其變成放射性核素，目前工業用γ射線無損檢測所用的均為人工放射性核素。
γ射線的產生：
γ射線是放射性同位素經過α衰變或β衰變後，在激發態向穩定態過渡的過程中從原子核內部發出的，這一過程稱為γ衰變。
以放射性同位素鈷Co60為例，Co60經過一次β衰變成為處於2.5MeV激發態的Ni60，隨後放出能量分別為1.17MeV和1.33MeV的兩種γ射線而躍遷到基態。
γ射線的特點：
γ射線的能量是由放射性同位素種類所決定的。
一种放射性同位素可能放出許多種能量的γ射線，因此其能譜為線狀譜，線譜只出現在特定波長的若干點上。
放射性同位素的原子核衰變是自發進行的，對於任意一個放射性核，它何時衰變具有偶然性，不可預測，但對於足夠多的放射性核的集合，它的衰變規律服從統計規律，呈現指數衰減。
下圖為：工業用γ射線探傷機，裡面含有放射性同位素。