自然界中所有物质均由分子构成，分子又由原子(也称元素，有109种)构成，原子由原子核及核外电子组成。高速运动电子受到靶物质的阻击产生X射线。原子核由质子和中子组成，具有相同电子数而中子不同的一类元素被称为同位素，其中一些因质子与中子不平衡造成不稳定的成为放射性同位素，其原子核由受激态返回稳定态时释放出γ射线。

　　放疗常用射线主要有光子(包括γ射线和X射线)、电子、质子和中子，它们产生于放射性同位素和射线产出装置。前者使用在内、外照射，对应于近、远距离放疗;后者大多用于外照射远距离放疗。

　　在放疗所用的放射性同位素中，镭-226使用历史悠久，但因其蜕变物为放射性氡气对环境污染，现已淘汰。目前很广泛应用的是钴-60(外照射)和铱-192(内照射)，用于内照射的放射性同位素还有铯-137、碘-125、金-198、钯-103、镅-241、钐-145、镱-169等，它们放射出能量不等的γ射线以适应临床需要。此外，锶-90产生的电子射线较适合于治疗表浅病变，锎-252是目前较好用于腔内放疗的中子放射源。

　　射线产出装置包括X射线治疗机(按治疗病变深度分为表面接触、浅层、深部X射线治疗机，它们产生十几到几百KV的低中能X射线)、医用电子加速器(按电子加速原理分为感应加速器、直线加速器等，其加速的电子除直接用于放疗，还可经击靶产生几MV至几十MV的高能X射线)和特种医用加速器(如回旋加速器能产生快中子，质子加速器能产生质子射线)。

　　现在医用加速器所产生的各个种类及能量的射线，其物理、生物特性能更好地满足临床需要，已取代了X射线治疗机。目前放疗所用的放射性同位素种类及其使用技术、临床应用范围仍不断在开拓发展。

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