Νετρονική απεικόνιση

Στη νετρονική απεικόνιση το αντικείμενο τοποθετείται μπροστά σε μια δέσμη θερμικών (αργών) νετρονίων και λαμβάνεται το είδωλό του πάνω σε φωτογραφική πλάκα. Η διαφορά μεταξύ σκοτεινών και φωτεινών περιοχών αντιστοιχεί σε διαφορά διαπερατότητας των νετρονίων στις συγκεκριμένες περιοχές.
Η τεχνική αυτή έχει δύο σημαντικά πλεονεκτήματα: α) Είναι μη καταστρεπτική και β) δίνει συμπληρωματικές πληροφορίες με την ακτινογραφία-Χ.

Οι ακτίνες X αλληλεπιδρούν κυρίως με τους ηλεκτρονικούς φλοιούς των ατόμων. Έτσι, η αλληλεπίδραση εξαρτάται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων του στοιχείου δηλαδή τον ατομικό αριθμό Z. Τα βαριά στοιχεία όπως ο σίδηρος ή ο μόλυβδος προκαλούν μεγάλη εξασθένιση των ακτίνων Χ ενώ τα ελαφρά όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο και το υδρογόνο είναι σχεδόν διάφανα στις ακτίνες Χ.
Τα νετρόνια όμως είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και δεν αλληλεπιδρούν με τους φλοιούς των ατόμων. Έτσι, δεν υπάρχει εξάρτηση της αλληλεπίδρασής τους από τον ατομικό αριθμό των στοιχείων που συναντούν κατά τη διαδρομή τους μέσα στην ύλη. Αλληλεπιδρούν μόνο με τους πυρήνες των ατόμων. Κάποιοι πυρήνες όπως αυτοί του βορίου, λιθίου, καδμίου και γαδολινίου απορροφούν τα νετρόνια ενώ αυτοί του αλουμινίου ή του μολύβδου είναι σχεδόν διάφανοι στα νετρόνια. Άλλοι πυρήνες όπως αυτοί του υδρογόνου προκαλούν απόκλιση του νετρονίου από την ευθύγραμμη τροχιά του.

Σύγκριση πιθανότητας αλληλεπίδρασης ακτίνων Χ και νετρονίων με επιλεγμένα στοιχεία

Σύμφωνα με τα παραπάνω, η ραδιογραφία νετρονίων «βλέπει» υλικά που περιέχουν υδρογόνο όπως το νερό, κεραμικά από ενάλια ανασκαφή, οργανικά υλικά όπως το ξύλο, τα φυτά, οι σπόροι, υπολείμματα φυτών, δέρμα, ύφασμα, χαρτί, ρητίνες συγκόλλησης, πίσσα κλπ. «Βλέπει» επίσης μέταλλα όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, ο σίδηρος και ο μόλυβδος, γεγονός που διευκολύνει τη διερεύνηση του εσωτερικού χοντρών μεταλλικών τοιχωμάτων, που δεν είναι προσπελάσιμα από τις ακτίνες Χ.

Νετρονική απεικόνιση (αριστερά) και ακτινογραφία Χ (δεξιά) ενός Ρωμαϊκού κράνους με πολλές μεταγενέστερες συμπληρώσεις. Είναι φανερό oτι ενώ η ακτινογραφία Χ διακρίνει τα μεταλλικά μέρη του αντικειμένου, η νετρονική απεικόνιση διακρίνει τα ξύλινα τμήματα και το δέρμα στο γείσο (Lehman et al. 2005, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 542: 68-75).

Φωτογραφία μπρούτζινου αγαλματιδίου του Όσιρι (αριστερά), ακτινογραφία Χ (στη μέση) και νετρονική απεικόνιση (δεξιά). Το μπρούτζινο περίβλημα του αγαλματίδιου είναι σχεδόν πλήρως γεμισμένο με μόλυβδο. Η ακτιογραφία Χ δεν ανιχνεύει τίποτε άλλο παρά μόνο ένα κενό στο κεφάλι όπου δεν υπάρχει μόλυβδος αλλά πηλός. Στη νετρονική απεικόνιση, αφενός μπορεί να μετρηθεί το πάχος του μπρούτζινου περιβλήματος αφετέρου ανιχνεύονται τόσο οι κοιλότητες χωρίς μόλυβδο όσο και η συγκόλληση του κεφαλιού με το σώμα με οργανική κόλλα μετά τη συντήρηση (Rant et al., 2005. Proceedings of the 8th International Conference of the Slovenian Society for Non-Destructive Testing, 181-188).