什么是中子束(Neutron Beam)？

中子束是中子流，它是没有电荷的亚原子粒子，与带正电荷的质子一起存在于所有化学元素的原子核中，除了最常见的氢只有一个质子。虽然中子在原子核中是稳定的，但自由中子会衰变成质子，一种电子和另一种称为电子反中微子的粒子；孤立的中子的半衰期只有10分钟多一点，这意味着在这段时间之后，给定样本中的一半中子将衰变。自由中子是由核裂变产生的，例如在核反应堆中，中子束在材料科学、医学和安全方面有许多重要的应用。当常规放疗失败时，中子束可用于癌症的治疗。中子束通常是用中子发生器产生的，它们是粒子加速器，能将氘或氚离子射入含有氘、氚或两者的目标。氘和氚是氢的同位素，含有一个和两个中子，氘和氚的聚变产生的中子可以聚焦成一束中子束。这种类型的中子发生器相对较小，携带方便。中子可以被中子显微镜用来产生图像。尽管大多数形式的辐射与电子云相互作用在原子核周围，中子是电中性的，不是一种电磁辐射，它只与原子核相互作用，原子核相对于整个原子来说非常小。因此，中子束具有很强的穿透性，可以显示出材料样品中原子核的位置与X射线不同的是，中子束可以很容易地穿透铅等重金属，但也会与氢、碳等轻元素发生相互作用。根据量子理论，所有亚原子粒子都可以表现为波，因此中子束有波长。这使得中子束可以进行微调，包括光束的波长和能量中子束可以用来探测特定的物质。当X射线不起作用时，中子束可以作为一种替代成像技术。中子束的特殊性质已经引起了广泛的应用，特别是作为一种替代成像技术，可用于X射线不起作用的情况，可用于检查材料的内部结构，如检测金属部件中的裂纹和空腔，以及确定化合物的原子和分子结构。中子束探测较轻元素而穿过较重元素的能力使中子束可用于安全检查。例如，中子束可以探测隐藏的爆炸物或放射性物质。中子束也有重要的医疗应用，在某些形式的癌症的治疗中，最显著的是，中子放射治疗可以摧毁对传统放射治疗有抵抗力的肿瘤。中子束可以轻易穿透铅等重金属。