放射性同位素的原子核不穩(wěn)定，能夠自發(fā)地衰變，同時釋放出射線，可以被核儀器探測。在臨床上，能用于核醫(yī)學(xué)診斷的放射性同位素的種類很多，常用的有锝-99m、碳-11、氮-13、氧-15以及碘-131和碘-135等。

診斷中使用的放射性同位素半衰期要短。放射性同位素衰變的快慢，通常用“半衰期”來表示。半衰期是指一定數(shù)量放射性同位素的數(shù)目減少到其初始值一半時所需要的時間。如磷-32的半衰期是14.3天，也就是說，假使原來有100萬個32P原子，經(jīng)過14.3天后，只剩下50萬個了。半衰期越長，說明衰變得越慢；半衰期越短，說明衰變得越快。核醫(yī)學(xué)診斷用的放射性同位素，其半衰期一定要短，注射入患者體內(nèi)之后能夠迅速衰變?yōu)榉€(wěn)定核素，這樣才能將對患者及周圍環(huán)境造成的影響降到最低。如果我們選擇半衰期長的放射性同位素，做完檢查后較長一段時間內(nèi)，放射性同位素在其體內(nèi)繼續(xù)產(chǎn)生輻射，就會對患者及其周圍親友造成一定的影響。

放射性同位素在衰變時，可發(fā)射α射線、β射線或γ射線等不同種類和能量的射線，其中，γ射線的穿透能力較強(qiáng)，易于被探測器測量。而α射線、β射線的穿透能力較弱，很難被探測器檢測。核醫(yī)學(xué)診斷常用的放射性同位素多為直接或間接產(chǎn)生γ射線，以便于被探測和成像分析。

另外，診斷用放射性同位素還要有特定的組織親和性。當(dāng)然，選用的放射性核素?zé)o論在輻射毒性還是化學(xué)毒性上都應(yīng)該是無毒或低毒的。