ایزوتوپها با عدد جرمی آنها مشخص می‌شوند. حتی در حالت پایه بسیاری از ایزوتوپها ناپایدارند که ایزوتوپهای ناپایدار را رادیوایزوتوپ میگویند.
رادیوایزوتوپها را به عنوان ایزوتوپهای ناپایدار شناختیم. حال این سوال پیش می‌آید که یک رادیوایزوتوپ چگونه می‌تواند به حالت پایدار برسد؟ چه چیزی باعث می‌شود که یک رادیوایزوتوپ پایدار یا رادیواکتیو شود؟ چگونه می‌توان رادیوایزوتوپها را تهیه کرد؟

تاریخچه
در سال 1968 هانری بکرل کشف کرد که اورانیوم ، رادیواکتیو است. اندکی بعد ، رادیوایزوتوپهای موجود در طبیعت از قبیل رادیوم ، پلونیوم کشف شدند. بسیاری از رادیوایزوتوپهای طبیعی دارای نیم عمر طولانی (بزرگتر از 1000 سال) هستند.
حالت پایداری رادیوایزوتوپ
رادیوایزوتوپها با گسیل تابش الکترومغناطیس یا ذرات باردار به سوی پایداری پیش می‌روند. سه فرآیندی که از طریق آنها یک رادیوایزوتوپ سعی می‌کند به پایداری برسد، واپاشی آلفا ، بتا و گاما نامیده می‌شوند.
علت وجود رادیوایزوتوپها
دو نوع نیروی قوی هسته‌ای و الکترومغناطیسی ، پایداری یک هسته را مشخص می‌کند. نیروهای قوی بین یک جفت نوکلئون (مثلا پروتون - پروتون یا نوترون - نوترون) عمل می‌کنند. آنها از نوع نیروی جاذبه هستند. نیروهای الکترومغناطیسی ، تنها بین پروتونها عمل کرده و رانشی هستند. عدم تعادل بین این دو نیرو منجر به ناپایداری و وجود رادیوایزوتوپ می‌شود. رادیوایزوتوپها می‌توانند مثل رادیوم ، پلوتونیوم ، اورانیوم بطور طبیعی وجود داشته باشند و یا به طریق مصنوعی ایجاد شوند. رادیوایزوتوپهای مصنوعی به یکی از 3 روش اساسی زیر تولید می‌شوند.
پرتودهی ایزوتوپهای پایدار در یک راکتور
راکتور هسته‌ای ، چشمه وسیعی از نوترونهای حرارتی است. این نوترونها به راحتی می‌توانند توسط ایزوتوپهای پایدار جذب شوند، که در این صورت ایزوتوپ حاصل دارای یک نوترون اضافی خواهد بود که عدد جرمی آن یک واحد افزایش می‌یابد. ایزوتوپ حاصل ممکن است که رادیواکتیو باشد، یعنی رادیوایزوتوپ داشته باشیم و ممکن است پایدار باشد. معادله می‌تواند به صورت زیر باشد.

AZX+10n→ A+1ZX+γ

پرتودهی ایزوتوپهای پایدار در یک شتابدهنده یا سیکلوترون
شتابدهنده یا سیکلوترون چشمه تعداد زیادی از ذرات باردار پر انرژی در محدوده Meu (مگا الکترون ولت) است که داخل این دستگاه ذره باردار (مثل پروتون ، دوترون هلیوم) به ذره هدف (ایزوتوپ) می‌تابانند و رادیوایزوتوپ تشکیل می‌شود. به فرض برای یک پروتون و هسته sup>AZX> اینگونه می‌توان نوشت.

sup>AZX+11P→> Az+1Y+n

شکافت ایزوتوپهای سنگینتر
از شکافت ایزوتوپهای سنگین تر می‌توان رادیوایزوتوپهای سبکتر تولید کرد. بلا فاصله پس از کشف رادیواکتیویته ، معلوم شد که رادیواکتیو طبیعی از قبیل 22688Ru (رادیوم 226) و 23296Th (توریوم 232) و 21084Po (پلونیوم 210) چشمه‌های با ارزش از ذرات α هستند. واکنشهای این ذرات α ، نوترون تولید می‌کردند. برای بسیاری از هسته‌های سنگین تر (A=200) جذب نوترون به تولید چندین ایزوتوپ با اعداد جرمی ، از مرتبه تقریبا نصف عدد جرمی ایزوتوپ هدف می‌انجامد.
واپاش رادیوایزوتوپ
رادیوایزوتوپ را می‌توان از واپاشی رادیوایزوتوپ سنگین نیز تولید کرد که رادیوایزوتوپ حاصله را رادیوایزوتوپ دختر می‌گویند. در یک سری رادیواکتیو ، رادیوایزوتوپ دختر بطور پیوسته از واپاشی رادیوایزوتوپ مادر تولید و با آهنگ واپاشی خود از بین می‌رود. مثل سری اورانیوم یا سری توریوم که تولید رادیوایزوتوپهای دختر می‌کنند. برای مثال واپاشی روبیدیوم به صورت زیر است.

پایدار( 81Rb→81Kr→81Kr)

تولید ایزوتوپ های مصنوعی:
برای تولید ایزوتوپ های مصنوعی باید یک نوتورون را به هسته اتم بفرستیم تا عدد جرمی آن افرایش یابد .
نوترون ها در طبیعت به طور آزاد یافت نمی شوند . پس برای دست یابی به نوترون، آن را در آزمایشگاه ها تولید می کنیم. نوترون ها را از طریق واکنش های هسته ای بدست می آوریم . جیمز چادویک با بمباران کردن بیریلیم 9(Be) توسط ذرات آلفا، برای نخستین بار نوترون را در آزمایشگاه تولید کرد .
نوترون های آزاد شده از این طریق بسیار پر انرژی هستند . از این نوترون ها برای شکافت هسته های اتم ها استفاده می کنند، که به این نوترون ها،
نوترون های حرارتی می گویند . فرستادن این نوترون ها به هسته اتم ها موجب شکافت هسته و تبدیل آن به هسته های سبکتر می شود که در طی
این واکنش مقدار زیادی انرژی آزاد می شود . اما برای تولید ایزوتوپ های جدید با استفاده از این نوترون ها، نوترون ها را از عوامل کُند کننده از قبیل: آب، پارافین، گرافیت و ... عبور می دهند تا مقداری از انرژی خود را بر اثربرخورد با هسته آن ها از دست دهد،
که در این حالت به آن،نوترون کُند می گویند .
این نوترون ها که با از دست دادن انرژی توانایی شکافت هسته ای را ندارند، با برخورد به هسته هدف، وارد هسته می شوند و در نتیجه تعداد نوترون های هسته افزایش می یابد و یک ایزوتوپ جدید ایجاد می شود.
البته روش دیگری برای ایجاد ایزوتوپ های جدید وجود دارد. هنگامی که یک نوکلئون ناپایدار تجزیه می شود نوکلئون های جدیدی با ایزوتوپ های متفاوت ایجاد می کند.
علت اینکه عناصری با ایزوتوپ های متفاوتی در طبیعت یافت می شوند، همین امر است.
که در آن AZX هسته با عدد جرمی A و عدد اتمی Z و 11P پروتون و AZ+1Y رادیوایزوتوپ حاصله با عدد جرمی A و عدد اتمی Z+1 و n نیز نوترون می‌باشد.
که در رابطه فوق AZX ایزوتوپ اولیه با عدد جرمی A و عدد اتمی Z و A+1ZX رادیوایزوتوپ با عدد جرمی A+1 و عدد اتمی Z است که در این رادیوایزوتوپ γ گسیل می‌شود.