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  天然的銫元素中一般來說僅存在銫-133同位素,但環境中仍然存在著微量的銫-137與銫-134,它們幾乎都是在1940年代至1960年代的核試爆及某些核事故中釋放出來的。歷史上曾造成銫-137釋放進入環境中的著名案例包括如切爾諾貝利核事故等。2011年3月11日,日本的福島第一核電站事故事件發生時,也曾發現它的存在。2011年7月,從福島縣運往東京的11頭牛也被檢測出1,530到3,200Bq/kg的銫-137,這已嚴重超出日本規定的500Bq/kg容許值。

  銫-133是銫的同位素之一,為銫的同位素中,唯一穩定的核素,同時也是天然銫元素中能找的唯一一種核素,因此,銫-133的丰度為100%。銫-133也可以通過在核反應堆中的核裂變產生。儘管其原子核自旋量子數較大(7/2+),可以在其共振頻率11.7 MHz處對該同位素進行核磁共振的研究。  自從1967年,國際單位制基於銫的性質定義了其時間單位,也就是秒。國際單位制將一秒定義為不受外場干擾的銫-133的原子基態的兩個超精細結構能階間躍遷所對應的輻射的9,192,631,770個週期的持續時間。1955年,第一個精確的銫原子鐘由路易斯·艾森在英國國家物理實驗室建成。在過去的半個多世紀中,人們不停的改進銫原子鐘,並且使用它作為標準時間和頻率測量的基準。這些鍾測量頻率的精度為2-3×10,相當於時間測量的精度為每天2奈秒,或者140萬年1秒。目前最先進的銫原子鐘的精度超過了10,這意味著從6600萬年前恐龍滅絕的時代起其誤差僅為2秒鐘,被認為是「人類目前所達到的最精確的單位實現」。

  銫-137是銫的放射性同位素之一,半衰期約為30.17年。大約95%通過貝塔衰變為barium-137m1 (Ba, Ba-137m1). 其他約5%直接衰變為穩定的鋇-137. Ba-137m1的半衰期為153秒,並放出伽瑪射線(這是銫-137放射源的全部伽瑪射線來源)。1克銫-137的放射性活度為3.215 terabecquerel (TBq).  銫-137在工業應用中是一種非常常見的作為伽瑪射線發射源的同位素。其優勢在於它的半衰期大約30年,可以通過核燃料迴圈獲得,並且其最終產物鋇-137是一種穩定的同位素。其較高的水溶性是其缺點,使得它無法用在用於食品和醫療用品的大型池式輻射器中。銫-137已經被用在農業、癌症治療、食品消毒、汙水汙泥處理以及外科手術裝置中。。銫的放射性同位素可以用在放射線療法中針對某些癌症治療,然而由於目前已經有了更好的替代品,且放射源中易溶於水的氯化銫可能造成大範圍汙染,放療中逐漸不再採用銫放射源。在許多工業測量計中都採用了銫-137,包括溼度計、密度計、水平儀以及厚度計。測井裝置中也會使用銫-137來測量與岩層中的電子密度。  銫-137也用於水文學研究中。銫是核裂變反應的產物。自從大約1945年核試驗開始,一直到20世紀80年代中期,銫137被釋放進入大氣層,然後立即被吸收入水溶液中。那個時期的年度變化與土壤和沉積層有相關性。銫-134以及含量更少的銫-135也用於水文學研究作為核電工業中產生的銫的度量。這兩種同位素不像銫-133或者銫-137那樣常見,而且僅能通過人為過程產生。

  備註:畫上#號的資料代表沒有經過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表資料不確定性。
銫(原子量:132.9054519(2))銫有40個已知的同位素,連同鋇與汞是擁有最多同位素的元素。目前已知的銫同位素原子量範圍從112到151,其中只有銫-133是穩定的。壽命最長的放射性銫是銫-135,半衰期有230萬年。其次是銫-137,半衰期約30年,以及銫-134有兩年的半衰期,其他的同位素半衰期皆低於兩週,大部分的都在一小時以下。其中一些同位素在年老的恆星中由較輕的元素通過捕獲慢中子(S-過程)合成,也可以在超新星爆發的過程R-過程中合成