Vad är en Neutron Beam?
En neutronstråle är en ström av neutroner, som är subatomära partiklar som inte har någon elektrisk laddning och finns, tillsammans med positivt laddade protoner, i kärnorna i alla kemiska element utom den vanligaste formen av väte, som endast har en proton. Även om neutroner är stabila i kärnan, sönder en fri neutron till en proton, en elektron och en annan partikel som kallas en elektronantineutrino; isolerade neutroner har en halveringstid på drygt 10 minuter, vilket innebär att efter denna period har hälften av neutronerna i ett visst prov förfallit. Fria neutroner produceras genom kärnklyvning, till exempel i en kärnreaktor, och kan genereras i partikelacceleratorer. En neutronstråle har många viktiga tillämpningar inom materialvetenskap, medicin och säkerhet.
Neutronstrålar produceras normalt med hjälp av neutrongeneratorer, som är partikelacceleratorer som avfyrar deuterium eller tritiumjoner till mål som innehåller deuterium, tritium eller båda. Deuterium och tritium är isotoper av väte innehållande en respektive två neutroner. Fusionen av deuterium och tritium producerar neutroner som kan fokuseras till en neutronstråle. Neutrongeneratorer av denna typ kan vara relativt små och bärbara.
Även om de flesta strålningsformer interagerar med molnen på elektroner som omger atomkärnor, interagerar neutroner, som är elektriskt neutrala och inte en form av elektromagnetisk strålning, bara med kärnorna, som är mycket små i förhållande till hela atomen. En neutronstråle är därför mycket penetrerande och kan visa positionerna för atomkärnor i ett materialprov. Till skillnad från röntgenstrålar kan neutronstrålar lätt tränga in i tungmetaller som bly men kommer också att interagera med ljuselement som väte och kol. Enligt kvantteorin kan alla subatomära partiklar bete sig som vågor, så neutroner har våglängder. Detta gör det möjligt att finjustera en neutronstråle; både våglängden och strålens energi kan justeras för att detektera specifika material.
De speciella egenskaperna hos neutronstrålar har gett upphov till ett brett spektrum av applikationer, särskilt som en alternativ bildteknik som kan användas i situationer där röntgenstrålar inte är effektiva. De kan användas för att undersöka de inre strukturerna i material, såsom att upptäcka sprickor och hålrum i metallkomponenter, och för att bestämma de atomära och molekylära strukturerna i föreningar. Deras förmåga att upptäcka lättare element som ändå passerar genom tyngre sådana gör att neutronstrålar kan användas för säkerhetskontroller. De kan till exempel upptäcka dolda sprängämnen eller radioaktivt material. Neutronstrålar har också viktiga medicinska tillämpningar, särskilt när det gäller behandling av vissa former av cancer; neutronstrålbehandling kan förstöra tumörer som är resistenta mot konventionella strålbehandlingsbehandlingar.