Si definiscono ionizzanti quelle radiazioni elettromagnetiche ad altissima frequenza e le radiazioni corpuscolari di origine atomico-nucleare che, attraversando la materia, trasferiscono energia sufficiente a produrre coppie di ioni mediante espulsione di elettroni da atomi e molecole. In termini energetici, l’effetto si manifesta quando l’energia depositata localmente eguaglia o supera le energie di ionizzazione dei legami elettronici, tipicamente dell’ordine di \(E \gtrsim 10\,\text{eV}\) per molte specie atomiche e molecolari. Oltre alla ionizzazione diretta, le interazioni possono generare stati eccitati e processi secondari (ad esempio, emissioni Auger) e, in caso di interazione con il nucleo, reazioni che portano a emissione di radiazioni e particelle con eventuale trasmutazione dell’elemento.

Rientrano tra le radiazioni ionizzanti i fotoni dei raggi X e γ, con i primi prodotti per frenamento o transizioni elettroniche ad alta energia e i secondi emessi tipicamente da decadimenti nucleari; nella pratica clinica, i fotoni γ sono talvolta indicati come “raggi X ad alta energia” per sottolinearne il regime energetico, pur differendone per origine fisica. La porzione più energetica dell’ultravioletto può risultare ionizzante in specifici materiali e condizioni, mentre le bande UV a minore energia hanno prevalentemente effetti fotochimici. Tra le radiazioni corpuscolari si annoverano particelle cariche come α e β, che ionizzano per collisioni coulombiane lungo la traccia, e particelle neutre come i neutroni, indirettamente ionizzanti attraverso la produzione di cariche secondarie.

Nel contesto biomedico, tali interazioni sono alla base di impieghi consolidati in diagnostica per immagini e in radioterapia, con corrispondenti requisiti di radioprotezione per il personale e i pazienti, come sistematizzato nelle norme e raccomandazioni internazionali di riferimento.