Neutronų aktyvacijos analizė (NAA) yra labai jautrus ir tikslus metodas, leidžiantis nustatyti medžiagos pavyzdyje esančius elementus. Mėginys nukreipiamas į neutronus iš radioaktyvaus šaltinio. Dėl to daugelis esamų elementų skleidžia tam tikro dažnio gama spindulius, iš kurių juos galima atpažinti. Tokiu būdu galima aptikti apie 65 skirtingus elementus. Tai vienas iš naudingiausių mokslinių metodų tiriant elementinę mėginių sudėtį ir turi daug pritaikymų analitinės chemijos, geologijos, teismo medicinos ir kitose srityse.
Kai neutronas patenka į atomo branduolį, jis dažnai absorbuojamas, sudarydamas sunkesnį izotopą ir išskleisdamas gama spindulį. Daugeliu atvejų šie izotopai yra nestabilūs ir po trumpo uždelsimo suyra į kitą, lengvesnį, izotopą, skleisdami vieną ar daugiau gama spindulių, kurių energija yra būdinga tam izotopui. Pavyzdžiui, labiausiai paplitęs natrio izotopas – natrio-23 – gali sugerti neutroną, sudarydamas nestabilų natrio izotopą-24, kuris vėliau skyla į magnį-24, išskirdamas du gama spindulius esant tam tikrai energijai. Matuojant gama spindulių energiją ir skleidžiamą kiekį, galima nustatyti tiek esančius elementus, tiek jų gausą pavyzdyje. Pradinis gama spindulys, išspinduliuojamas iš karto, kai absorbuojamas neutronas, yra žinomas kaip greitasis gama spindulys, tačiau dažniausiai matuojami uždelsti gama spinduliai.
Neutronų aktyvavimo analizė yra labai jautrus metodas. Jis gali aptikti elementus vienai milijoninei daliai ar mažiau, o kai kuriais atvejais – iki vienos milijardo dalies. Metodas taip pat yra labai universalus, nes juo galima analizuoti kieto, skysto ir dujinio pavidalo mėginius ir apdoroti iki 0.000035 uncijos (0.001 gramo) mėginius.
Neutronų šaltinis kartais vadinamas neutronine haubica. Kai kai kurie šviesos elementai yra veikiami alfa dalelių, jų branduoliai išskiria neutronus. Tam ypač tinka elementas berilis. Sumaišius berilį su alfa dalelių šaltiniu, pavyzdžiui, plutoniu 239 arba radžiu 226, galima sukurti stiprų neutronų šaltinį. Jis gali būti uždengtas tinkama spinduliuotės apsauga, bet su anga, iš kurios gali išeiti neutronai.
Branduoliniai reaktoriai taip pat naudojami kaip neutronų šaltiniai. JAV, Oak Ridge, Tenesio valstijoje, didelio srauto izotopų reaktorius (HFIR) yra neutronų šaltinis Oak Ridge nacionalinėje laboratorijoje, todėl tai yra pagrindinis neutronų aktyvacijos analizės centras. Radioaktyvieji elementai, kurie gamina neutronus branduolio dalijimosi būdu, pavyzdžiui, kalifornis-252, taip pat gali būti naudojami mažesniu mastu, todėl galima naudoti darbalaukio dydžio neutronų šaltinius.
Neutronų aktyvavimo analizė turi platų pritaikymo spektrą. Jis gali būti naudojamas gamybos pramonėje metalų priemaišoms aptikti, biologijoje mikroelementų metabolizmui tirti, geologijoje uolienų ir dirvožemio mėginiams analizuoti ir kriminalistikoje, norint gauti svarbios informacijos iš nusikaltimo vietos mėginių. Vienas gerai žinomas konkretus neutronų aktyvavimo analizės pavyzdys yra atradimas, kad visos kulkos fragmentai iš Johno F. Kennedy nužudymo vietos buvo iš tų pačių dviejų kulkų, paleistų iš to paties ginklo. Kitas pavyzdys buvo iridžio turtingo nuosėdų sluoksnio atradimas ties kreidos ir tretinio geologinio periodo riba, o tai rodo didelį meteorito smūgį, kuris daugiau ar mažiau sutapo su masiniu išnykimu, pažymėjusiu dinozaurų mirtį.