Vad är en neutronstråle?

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 väteformen, som bara har en proton.Även om neutroner är stabila i kärnan, förfaller en fri neutron i en proton, en elektron och en annan partikel som kallas en elektron antineutrino;Isolerade neutroner har en halveringstid på drygt 10 minuter, vilket innebär att efter denna period kommer hälften av neutronerna i ett givet prov att ha 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 användning av neutrongeneratorer, som är partikelacceleratorer som eldar deuterium eller tritiumjoner i mål som innehåller deuterium, tritium eller båda.Deuterium och tritium är isotoper av väte som innehåller 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 former av strålning interagerar med molnen av elektroner som omger atomkärnor, neutroner, är elektriskt neutrala och inte en form av elektromagnetisk strålning, interagerar endast 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 igenom tungmetaller som bly men också kommer att interagera med lätta element som väte och kol.Enligt kvantteori kan alla subatomära partiklar bete sig som vågor, så neutroner har våglängder.Detta gör det möjligt för en neutronstråle att vara finjusterad;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 X-Frågor är inte effektiva.De kan användas för att undersöka de inre strukturerna för material, såsom att detektera sprickor och hålrum i metallkomponenter, och för att bestämma atom- och molekylstrukturerna för föreningar.Deras förmåga att upptäcka lättare element men ändå passera genom tyngre gör det möjligt att använda neutronstrålar för säkerhetskontroller.De kan till exempel upptäcka dolda sprängämnen eller radioaktivt material.Neutronstrålar har också viktiga medicinska tillämpningar, särskilt i behandlingen vissa former av cancer;Neutron strålbehandling kan förstöra tumörer som är resistenta mot konventionella strålbehandlingar.