Hva er en nøytronstråle?

En nøytronstrål er en strøm av nøytroner, som er subatomiske partikler som ikke har noen elektrisk ladning og finnes, sammen med positivt ladede protoner, i kjernene av alle kjemiske elementer bortsett fra den vanligste formen for hydrogen, som bare har et proton.Selv om nøytroner er stabile i kjernen, forfaller en fritt nøytron til et proton, et elektron og en annen partikkel kalt en elektron -antineutrino;Isolerte nøytroner har en halveringstid på litt mer enn 10 minutter, noe som betyr at etter denne perioden vil halvparten av nøytronene i en gitt prøve ha forfalt.Fri nøytroner produseres av kjernefysisk fisjon, for eksempel i en atomreaktor, og kan genereres i partikkelakseleratorer.En nøytronstråle har mange viktige applikasjoner innen materialvitenskap, medisin og sikkerhet.

Nøytronstråler produseres normalt ved bruk av nøytrongeneratorer, som er partikkelakseleratorer som skyter deuterium eller tritiumioner i mål som inneholder deuterium, tritium eller begge deler.Deuterium og tritium er isotoper av hydrogen som inneholder henholdsvis en og to nøytroner.Fusjonen av deuterium og tritium produserer nøytroner som kan fokuseres til en nøytronstrål.Nøytrongeneratorer av denne typen kan være relativt små og bærbare.

Selv om de fleste former for stråling samhandler med skyene til elektroner som omgir atomkjerner, er nøytroner, som er elektrisk nøytrale og ikke en form for elektromagnetisk stråling, bare samhandler med kjernene, som er veldig små i forhold til hele atomet.En nøytronstrål er derfor veldig gjennomtrengende og kan vise posisjonene til atomkjerner i en prøve av materiale.I motsetning til røntgenstråler, kan nøytronstråler lett trenge gjennom tungmetaller som bly, men også vil samhandle med lette elementer som hydrogen og karbon.I følge kvanteteori kan alle subatomiske partikler oppføre seg som bølger, slik at nøytroner har bølgelengder.Dette gjør at en nøytronstråle kan finjusteres;Både bølgelengden og energien i bjelken kan justeres for å oppdage spesifikke materialer.

De spesielle egenskapene til nøytronstrålene har gitt opphav til et bredt spekter av applikasjoner, spesielt som en alternativ avbildningsteknikk som kan brukes i situasjoner der x-Rays er ikke effektive.De kan brukes til å undersøke de indre strukturer av materialer, for eksempel å oppdage sprekker og hulrom i metallkomponenter, og for å bestemme atom- og molekylære strukturer av forbindelser.Deres evne til å oppdage lettere elementer, men likevel passere tyngre, gjør det mulig å bruke nøytronstråler til sikkerhetskontroller.De kan oppdage skjulte eksplosiver eller radioaktivt materiale, for eksempel.Nøytronstråler har også viktige medisinske anvendelser, spesielt i behandlingen noen former for kreft;Nøytronstrålebehandling kan ødelegge svulster som er resistente mot konvensjonelle strålebehandlinger.