Bei der Ionisation trifft ein Teilchen (in unserem Beispiel ein Alphateilchen) auf ein Hüllelektron. Dabei überträgt es seine Energie teilweise oder ganz auf das Hüllelektron. Ist die auf das Hüllelektron übertragene Energie gross genug, kann dieses seine Bahn verlassen und fliegt aus der Hülle des Atoms heraus. Das elektrisch neutrale Atom wird zum positiv geladenen Ion. Es kann mit anderen Atomen oder Molekülen chemisch reagieren, so dass sich neue Stoffe bilden.

Manchmal reicht die an das Hüllelektron abgegebene Energie nur aus, das Hüllelektron auf eine weiter vom Atomkern entfernte "Umlaufbahn" anzuheben. Diesen Vorgang nennt man Anregung. Auf der alten Bahn fehlt nun ein Elektron. Dieser Zustand im Atom bleibt nicht auf Dauer bestehen. Das Elektron wird auf seine ursprüngliche Bahn zurückspringen, und dabei seine überschüssige Energie als Strahlungsquant abgeben. Die Frequenz des Strahlungsquantes, auch als Photon bezeichnet, ist materialabhängig. Bei einigen Stoffen liegt die Frequenz des Photons im sichtbaren Bereich. Diese Eigenschaft wird bei radioaktiven Leuchtfarben genutzt. Hat das Strahlungsquant die Energie von einigen keV, wird es auch als Röntgenquant bezeichnet. Die Röntgenstrahlung wird zu technischen und medizinischen Zwecken eingesetzt. Die Röntgenstrahlung kann menschliche Zellen - wie auch die Gammastrahlung - schädigen.