Hvad er en neutronstråle?

En neutronstråle er en strøm af neutroner, der 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, som kun har en proton.Selvom neutroner er stabile i kernen, nedbrydes en fri neutron til en proton, en elektron og en anden partikel kaldet en elektronantineutrino;Isolerede neutroner har en halveringstid på lidt mere end 10 minutter, hvilket betyder, at halvdelen af neutronerne i en given prøve i en given prøve er forfaldt.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.

Neutronbjælker produceres normalt ved hjælp af neutrongeneratorer, som er partikelacceleratorer, der ilde 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 på en neutronstråle.Neutrongeneratorer af denne type kan være relativt lille og bærbar.

Selvom de fleste former for stråling interagerer med skyerne af elektroner, der omgiver atomkerner, interagerer neutroner, der er elektrisk neutral og ikke en form for elektromagnetisk stråling, kun med kernerne, som er meget små i forhold til hele atomet.En neutronstråle er derfor meget gennemtrængende og kan vise positionerne for atomiske kerner inden for en prøve af materiale.I modsætning til røntgenstråler kan neutronbjælker let gennemtrænge tungmetaller såsom bly, men vil også interagere med lette elementer såsom brint og kulstof.I henhold til kvanteteori kan alle subatomære partikler opføre sig som bølger, så neutroner har bølgelængder.Dette gør det muligt at finjustere en neutronstråle;Både bølgelængden og bjælkens energi kan justeres for at detektere specifikke materialer.

De specielle egenskaber ved neutronbjælker har givet anledning til en lang række anvendelser, især som en alternativ billeddannelsesteknik, der kan anvendes i situationer, hvor x-Rays er ikke effektive.De kan bruges til at undersøge de indre strukturer af materialer, såsom detektering af revner og hulrum i metalkomponenter og til at bestemme atom- og molekylære strukturer af forbindelser.Deres evne til at opdage lettere elementer, men gennemføres gennem tungere, tillader, at neutronbjælker bruges til sikkerhedskontrol.De kan for eksempel registrere skjulte eksplosiver eller radioaktivt materiale.Neutronbjælker har også vigtige medicinske anvendelser, især i behandlingen nogle former for kræft;Neutronstrålebehandling kan ødelægge tumorer, der er resistente over for konventionelle strålebehandlingsbehandlinger.