La source des rayons étant dans la substance, celle-ci est enfermée dans un tube de verre ou de métal hermétiquement fermé et agit au travers des parois de ce dernier. La puissance du rayonnement du radium étant considérable, quelques centigrammes de ce corps sont capables de produire des effets thérapeutiques importants; ces quantités peuvent donc être contenues dans des tubes de très petites dimensions que l'on peut placer au voisinage ou au contact des tissus malades ou encore à l'intérieur de ceux-ci. Ce dernier mode d'utilisation est spécial au radium et ne saurait être réalisé avec l'aide des rayons X.
Le radium est fabriqué industriellement, mais en raison de son extrême rareté, son prix est très élevé. D'une tonne de minerai moyen, on n'extrait guère que quelques centigrammes de radium, et chaque milligramme de ce corps coûte environ un millier de francs.
Un autre élément radio-actif ou radio-élément, le mésothorium est également l'objet d'une fabrication industrielle; ce corps est employé en thérapie de la même manière que le radium, mais son activité s'altère peu à peu, tandis que celle du radium ne subit en plusieurs années qu'une modification inappréciable.
Les maladies traitées par la radiumthérapie sont, en principe les mêmes que celles que l'on traite par les rayons X. Mais la technique employée doit nécessairement être différente, puisque le mode d'émission de rayons n'est pas le même. Le degré d'efficacité relatif des deux méthodes peut également différer suivant les circonstances; les rayons X conviendront mieux, par exemple, pour irradier une lésion à grande surface, tandis qu'un cancer de l'utérus devra être traité par un tube de radium introduit à l'intérieur de la cavité. Il ne serait guère possible de dire aujourd'hui si qualitativement l'effet des rayons X sur les tissus est tout à fait équivalent à celui des rayons γ du radium; ces derniers constituent un rayonnement ultra-pénétrant, à très haute fréquence, dont l'action physiologique pourrait offrir des caractères spéciaux.
Un autre fait important différencie l'emploi du radium de celui des tubes de Crookes. En dehors des rayons γ, le radium émet encore deux autres espèces de rayons: les rayons α et les rayons β, dont le pouvoir pénétrant, très inférieur à celui des rayons γ, est cependant suffisant pour qu'ils puissent être utilisés dans certaines conditions. Aussi bien les rayons α que les rayons β sont une projection de particules animées de très grandes vitesses et portant une charge électrique, positive pour les particules α qui ont les dimensions d'atomes, et négative pour les particules β qui sont identiques aux électrons ([voir ici]). Les rayons correspondants sont émis aussi dans un tube de Crookes où ils prennent le nom de rayons positifs: atomes chargés positivement, et de rayons cathodiques: électrons lancés par la cathode; mais ni les uns ni les autres ne peuvent franchir la paroi du tube, de sorte qu'on n'a pu les utiliser pour les besoins de la thérapie.
Le pouvoir pénétrant des rayons α du radium, quoique très supérieur à celui des rayons positifs et des rayons cathodiques, est cependant fort limité; ces rayons peuvent se propager à une distance de quelques centimètres dans l'air à la pression atmosphérique, mais ils ne traversent pas plus d'un dixième de millimètre de substance solide ou liquide, très différents en cela des rayons γ ou des rayons X qui traversent le corps humain. Néanmoins, l'utilisation des rayons α offre un intérêt particulier, parce que ce rayonnement représente environ 90 p. 100 de l'énergie dégagée dans l'émission du radium.
Quand cette substance, au lieu d'être enfermée dans un tube, est collée sur une plaquette, au moyen de très peu de vernis, le rayonnement émis se compose de rayons α, de rayons β, plus pénétrants que les précédents, et de rayons γ. L'action superficielle exercée par un appareil à radium de ce genre («sel collé») est très intensive et comparable à une cautérisation.
On peut rendre l'action des rayons α plus profonde en diffusant dans l'organisme la substance qui les émet; c'est ce que l'on peut réaliser au moyen d'injections de solutions ou de suspensions fines de sel de radium qui agissent au contact des tissus par les rayons α émis partout où se trouve la matière active. Les injections de sel de radium peuvent être remplacées par des injections d'autres radio-éléments dont l'emploi est plus avantageux; on peut épargner le radium, substance précieuse, en utilisant certaines matières radio-actives que le radium produit constamment et qui peuvent rendre les mêmes services que lui, mais seulement pendant un temps limité. Tel est, par exemple un gaz radio-actif, nommé émanation du radium, qui se forme régulièrement dans le radium et peut en être extrait à intervalles réguliers; ce gaz se détruit peu à peu, suivant une loi déterminée, en émettant des rayons α que l'on peut utiliser si l'émanation a été introduite dans l'organisme, soit mélangée à l'air et aspirée par inhalation, soit dissoute dans l'eau et injectée dans les tissus.
L'action des rayons α sous cette forme diffusée peut être très énergique. Dans des expériences faites sur de petits animaux, on atteint facilement des doses mortelles. A dose convenable on obtient des effets thérapeutiques d'un grand intérêt, spécialement caractérisés dans le traitement des arthrites.
L'émanation du radium peut aussi être employée d'une autre manière. Extraite du radium et libérée d'air et de tout gaz étranger, elle occupe un très petit volume. On peut alors, au moyen d'opérations spéciales, la transporter dans des tubes de verre de 10 à 15 millimètres de longueur et d'un ou deux dixièmes de millimètre de diamètre. Chacun de ces petits tubes scellés est introduit dans une gaine de platine mince ayant l'aspect d'une aiguille et pouvant être insérée dans un tissu malade que l'on veut soumettre au rayonnement. L'émanation du radium n'émet pas elle-même de rayons pénétrants capables de traverser la gaine, mais elle donne naissance à un produit qu'on nomme son dépôt actif et qui émet des rayons γ exactement semblables à ceux qui sont émis par le radium. Cette ressemblance n'a rien qui doive nous surprendre; en effet, le radium contient toujours l'émanation qu'il produit et le dépôt actif de celle-ci, de sorte que les rayons γ du radium sont dus en réalité non pas à cet élément lui-même, mais à ses dérivés qui l'accompagnent. Ainsi il est naturel, qu'en séparant ces dérivés, on puisse séparer en même temps le rayonnement γ et remplacer l'action du radium par celle des produits auxquels il donne naissance.