Qu'est-ce qu'un faisceau à neutrons?

Un faisceau à neutrons est un flux de neutrons, qui sont des particules subatomiques qui n'ont pas de charge électrique et qui se trouvent, ainsi que des protons chargés positivement, dans les noyaux de tous les éléments chimiques, sauf la forme d'hydrogène la plus courante, qui n'a qu'un proton.Bien que les neutrons soient stables dans le noyau, un neutron libre se désintègre dans un proton, un électron et une autre particule appelée un antinéutrino électron;Les neutrons isolés ont une demi-vie d'un peu plus de 10 minutes, ce qui signifie qu'après cette période, la moitié des neutrons dans un échantillon donné se seront décomposés.Les neutrons libres sont produits par la fission nucléaire, par exemple dans un réacteur nucléaire, et peuvent être générés dans des accélérateurs de particules.Un faisceau à neutrons a de nombreuses applications importantes en science, médecine et sécurité des matériaux.

Les faisceaux de neutrons sont normalement produits à l'aide de générateurs de neutrons, qui sont des accélérateurs de particules qui tirent des ions de deutérium ou de tritium dans des cibles contenant du deutérium, du tritium ou les deux.Le deutérium et le tritium sont des isotopes d'hydrogène contenant respectivement un et deux neutrons.La fusion du deutérium et du tritium produit des neutrons qui peuvent être concentrés dans un faisceau à neutrons.Les générateurs de neutrons de ce type peuvent être relativement petits et portables.

Bien que la plupart des formes de rayonnement interagissent avec les nuages d'électrons qui entourent les noyaux atomiques, les neutrons, étant électriquement neutres et non une forme de rayonnement électromagnétique, interagissent uniquement avec les noyaux, qui sont très petits par rapport à l'atome entier.Un faisceau à neutrons est donc très pénétrant et peut montrer les positions des noyaux atomiques dans un échantillon de matériau.Contrairement aux rayons X, les faisceaux de neutrons peuvent facilement pénétrer les métaux lourds tels que le plomb mais interagiront également avec des éléments légers tels que l'hydrogène et le carbone.Selon la théorie quantique, toutes les particules subatomiques peuvent se comporter comme des vagues, donc les neutrons ont des longueurs d'onde.Cela permet à un faisceau de neutrons d'être affiné;La longueur d'onde et l'énergie du faisceau peuvent être ajustées pour détecter des matériaux spécifiques.

Les propriétés spéciales des faisceaux de neutrons ont donné naissance à un large éventail d'applications, en particulier en tant que technique d'imagerie alternative qui peut être utilisée dans des situations où x X-Les rayons ne sont pas efficaces.Ils peuvent être utilisés pour examiner les structures internes des matériaux, telles que la détection de fissures et de cavités dans les composants métalliques, et pour déterminer les structures atomiques et moléculaires des composés.Leur capacité à détecter des éléments plus légers, mais qui passent à travers les plus lourds, permet d'utiliser des faisceaux à neutrons pour les contrôles de sécurité.Ils peuvent détecter des explosifs cachés ou des matières radioactives, par exemple.Les poutres à neutrons ont également des applications médicales importantes, notamment dans le traitement certaines formes de cancer;La radiothérapie à neutrons peut détruire des tumeurs résistantes aux traitements de radiothérapie conventionnels.