Hvad er en Neutron Beam?
En neutronstråle er en strøm af neutroner, som er subatomære partikler, der ikke har nogen elektrisk ladning og findes sammen med positivt ladede protoner i kernerne i alle kemiske elementer undtagen den mest almindelige form for brint, der kun har en proton. Selvom neutroner er stabile i kernen, falder en fri neutron ned i en proton, en elektron og en anden partikel, der kaldes et elektronantineutrino; isolerede neutroner har en halveringstid på lidt mere end 10 minutter, hvilket betyder, at efter denne periode vil halvdelen af neutronerne i en given prøve være henfaldet. Frie neutroner produceres ved nuklear fission, for eksempel i en atomreaktor, og kan genereres i partikelacceleratorer. En neutronstråle har mange vigtige anvendelser inden for materialevidenskab, medicin og sikkerhed.
Neutronstråler produceres normalt ved hjælp af neutrongeneratorer, som er partikelacceleratorer, der fyrer deuterium eller tritiumioner til mål, der indeholder deuterium, tritium eller begge dele. Deuterium og tritium er isotoper af brint, der indeholder henholdsvis en og to neutroner. Fusionen af deuterium og tritium producerer neutroner, der kan fokuseres i en neutronstråle. Neutrongeneratorer af denne type kan være relativt små og bærbare.
Selvom de fleste former for stråling interagerer med skyerne af elektroner, der omgiver atomkerner, interagerer neutroner, der er elektrisk neutrale og ikke en form for elektromagnetisk stråling, kun med kernerne, som er meget små i forhold til hele atomet. En neutronstråle er derfor meget penetrerende og kan vise positionerne for atomkerner inden for en prøve af materiale. I modsætning til røntgenstråler kan neutronstråler let trænge ind i tungmetaller som bly, men vil også interagere med lette elementer som brint og kulstof. I henhold til kvante teori kan alle subatomære partikler opføre sig som bølger, så neutroner har bølgelængder. Dette gør det muligt at finjustere en neutronstråle; både bølgelængde og stråleens energi kan justeres for at detektere specifikke materialer.
Neutronstråles specielle egenskaber har givet anledning til en lang række anvendelser, især som en alternativ billeddannelsesteknik, der kan anvendes i situationer, hvor røntgenstråler ikke er effektive. De kan bruges til at undersøge de indre strukturer i materialer, såsom at detektere revner og hulrum i metalkomponenter, og til at bestemme de atomære og molekylære strukturer af forbindelser. Deres evne til at detektere lettere elementer, som alligevel passerer gennem tungere elementer, gør det muligt at bruge neutronstråler til sikkerhedskontrol. De kan fx opdage skjulte sprængstoffer eller radioaktivt materiale. Neutronstråler har også vigtige medicinske anvendelser, især ved behandlingen af nogle former for kræft; neutronstrålebehandling kan ødelægge tumorer, der er resistente over for konventionel strålebehandling.