Analiza de activare a neutronilor (NAA) este o metodă foarte sensibilă și precisă de determinare a elementelor prezente într-o probă de material. Proba este țintită cu neutroni dintr-o sursă radioactivă. Acest lucru face ca multe dintre elementele prezente să emită raze gamma la frecvențe specifice, din care pot fi identificate. Aproximativ 65 de elemente diferite pot fi detectate în acest fel. Este una dintre cele mai utile tehnici științifice pentru investigarea compoziției elementare a probelor și are multe aplicații în chimia analitică, geologie, criminalistică și alte domenii.
Când un neutron lovește nucleul unui atom, acesta este adesea absorbit, formând un izotop mai greu și emițând o rază gamma. În multe cazuri, acești izotopi sunt instabili și se vor degrada într-un alt izotop, mai ușor, după o scurtă întârziere, emițând una sau mai multe raze gamma la energii care sunt caracteristice pentru acel izotop. De exemplu, cel mai comun izotop de sodiu – sodiu-23 – poate absorbi un neutron, formând izotopul instabil de sodiu-24, care apoi se descompune în magneziu-24, emițând două raze gamma la energii specifice. Măsurând energiile razelor gamma și cantitatea emisă, se pot determina ambele elemente prezente și abundența lor în eșantion. Raza gamma inițială, emisă imediat când neutronul este absorbit, este cunoscută ca raza gamma promptă, dar de obicei sunt măsurate razele gamma întârziate.
Analiza activării neutronilor este o tehnică foarte sensibilă. Poate detecta elemente cu o parte pe milion sau mai puțin și, în unele cazuri, până la o parte pe miliard. Metoda este, de asemenea, foarte versatilă, prin faptul că poate analiza probe în forme solide, lichide și gazoase și poate gestiona dimensiuni de eșantion de până la 0.000035 uncii (0.001 grame).
Sursa de neutroni este uneori cunoscută ca un obuzier cu neutroni. Când unele elemente luminoase sunt supuse particulelor alfa, nucleele lor emit neutroni. Elementul beriliu este deosebit de potrivit pentru acest scop. Prin amestecarea beriliului cu o sursă de particule alfa, cum ar fi plutoniu 239 sau radiu 226, poate fi creată o sursă puternică de neutroni. Acesta poate fi învelit într-un ecran adecvat împotriva radiațiilor, dar cu o deschidere de unde pot apărea neutronii.
Reactoarele nucleare sunt, de asemenea, folosite ca surse de neutroni. În SUA, în Oak Ridge, Tennessee, reactorul cu izotop cu flux ridicat (HFIR) oferă o sursă de neutroni la Laboratorul Național Oak Ridge, făcându-l un centru major pentru analiza activării neutronilor. Elementele radioactive care produc neutroni prin fisiune nucleară, de exemplu californiul-252, pot fi, de asemenea, utilizate la o scară mai mică, permițând utilizarea surselor de neutroni de dimensiuni desktop.
Analiza activării neutronilor are o gamă largă de aplicații. Poate fi folosit în industria prelucrătoare pentru a detecta impuritățile din metale, în biologie pentru a investiga metabolismul oligoelementelor, în geologie pentru a analiza probe de roci și sol și în știința criminalistică pentru a obține informații cruciale din probele de la locul crimei. Un exemplu specific bine-cunoscut de analiză a activării neutronilor în acțiune este constatarea că toate fragmentele de gloanțe de la scena asasinarii lui John F. Kennedy proveneau din aceleași două gloanțe, trase cu aceeași armă. Un alt exemplu a fost descoperirea unui strat de sediment bogat în iridiu la granița dintre perioadele geologice cretacice și terțiare, indicând un impact major de meteorit care a coincis mai mult sau mai puțin cu un eveniment de extincție în masă care a marcat dispariția dinozaurilor.