Si definiscono ionizzanti le radiazioni dotate di energia sufficiente a strappare elettroni agli atomi della materia attraversata. In ambito sanitario le più rilevanti sono i raggi X, prodotti artificialmente da un tubo radiogeno solo quando l'apparecchio è alimentato, e i raggi gamma emessi dai radionuclidi usati in medicina nucleare, che invece emettono continuamente finché il materiale non decade. A queste si aggiungono le particelle beta e, in contesti molto specialistici, le alfa. La differenza pratica è enorme: un apparecchio RX spento non emette nulla, una siringa di tecnezio è una sorgente attiva anche nel cestino dei rifiuti.
Le grandezze da conoscere sono tre. La dose assorbita, misurata in gray, esprime l'energia depositata per chilogrammo di tessuto. La dose equivalente, in sievert, pesa la dose assorbita in base al tipo di radiazione; per raggi X e gamma il fattore di ponderazione vale 1. La dose efficace, anch'essa in sievert, somma le dosi equivalenti dei singoli organi pesate per la loro radiosensibilità e permette di confrontare esposizioni diverse con un unico numero.
Gli effetti si dividono in deterministici, che compaiono sopra una soglia e crescono di gravità con la dose, come eritema cutaneo o cataratta, e stocastici, come tumori e danni genetici, per i quali si assume che non esista soglia e che cresca solo la probabilità. Proprio l'assenza di soglia per gli effetti stocastici giustifica il principio di mantenere le esposizioni il più basse ragionevolmente possibile, anche quando sono già sotto i limiti di legge.