Các phương pháp phân tích hạt nhân xác định các đồng vị phóng xạ dựa trên đặc tính phóng xạ của chúng. Với các đồng vị bền, không có tính phóng xạ thì chúng được kích hoạt lên thành các đồng vị phóng xạ (phương pháp kích hoạt hạt nhân). Trong các phương pháp này, người ta đo tốc độ phân rã của đồng vị cần quan tâm (số phân rã trong một đơn vị thời gian - A), tính toán thống kê số nguyên tử của đồng vị (N) dựa vào chu kỳ bán huỷ của nó (T1/2): 2 / 1 / 2 ln / T A A N = λ = (1.2.1) Các đồng vị phóng xạ không bền, chúng chuyển về trạng thái bền bằng cách phân rã phóng xạ với tốc độ phân rã đặc trưng. Như phần trên (1.1.1) đã trình bày các đồng vị phóng xạ phân rã theo một số dạng khác nhau: phân rã α, phân rã β, bắt K, nội chuyển, phân rã γ, tự phân hạch [2, 6]. Các đồng vị phát ra α được phân tích bằng đo phổ α. Các đồng vị phân rã β phát ra electron (β-) và positron (β+), đồng thời cũng phát ra nơtrino và phản nơtrino. Bức xạ β có phân bố năng lượng liên tục, từ 0 đến năng lượng phân rã cực đại. Các đồng vị phát ra β- được xác định bằng máy đếm β như ống đếm Geige-Muller (GM) hay đếm nhấp nháy lỏng (LSC). Các đồng vị phát ra β+ có thể xác định được bằng đo phổ γ vì phân rã β+ kèm theo việc phát ra hai photon huỷ có năng lượng 511 keV. Bắt K (EC) có thể coi như quá trình ngược với phân rã β+ nhưng phổ electron tách biệt rõ vì electron bị bắt có năng lượng xác định. EC luôn kèm theo việc phát ra tia X và (hoặc) electron Auger. Các đồng vị phóng xạ có phân rã EC được xác định bằng cách đo tia X đặc trưng của chúng bằng phổ kế tia X hay đo các electron Auger bằng đếm nhấp nháy lỏng. Các hạt nhân được hình thành do các đồng vị phân rã α hay β có thể chuyển về trạng thái bền bằng cách phát ra tia γ đặc trưng. Các đồng vị phóng xạ phát ra tia γ được xác định bằng đo phổ γ. Một đồng vị phóng xạ có thể có nhiều hơn một quá trình phân rã, khi đó nó có thể được phân tích bằng một số phương pháp phân tích hạt nhân khác nhau. Chẳng hạn, đồng vị 129I phát ra tia β nhưng đồng thời cũng phát ra tia γ có năng lượng 39,6 keV, nó có thểđược xác định bằng đếm β hay đo phổγ.