中子散射，自由中子在物质中的进行不规则扩散，中子散射既可以指自然发生的物理过程，也可以指使用自然过程来研究材料的人为实验技术，自然/物理现象在核工程与核科学中具有基本的重要性。在实验技术方面，理解和操作中子散射是结晶学、物理学、物理化学、生物物理学和材料研究中应用的基础。
中子散射是在研究反应堆和散裂中子源中进行的，这些中子源提供不同强度的中子辐射。中子衍射 ( 弹性散射）技术用于分析物质结构；其中非弹性中子散射用于研究原子振动及其其它激发。
“快中子”的动能大于1 MeV。它们可以被凝聚态物质散射——动能远低于1ev的原子核——作为粒子静止时弹性碰撞的有效实验近似。每一次碰撞，快中子都会把很大一部分动能转移到散射核(凝聚态)上，而散射核(凝聚态)越大，其质量就越轻。每一次碰撞，“快中子”都会减速，直到它与被散射的物质达到热平衡。
中子慢化剂用于产生动能低于1ev (T < 500K)的热中子。热中子用于维持核反应堆中的核链式反应，并作为中子散射实验和中子科学的其他应用的研究工具。本文的其余部分集中讨论热中子的散射。
由于中子是电中性的，所以它们比动能相当的带电粒子更能深入地渗透到物质中，因此作为体积特性的探针是很有价值的。
中子与原子核和未配对电子的磁场相互作用，在中子散射实验中引起显著的干涉和能量转移效应。与原子核周围电子云相互作用的波长相似的x射线光子不同，中子主要与原子核本身相互作用，如费米的赝势。中子散射和吸收横截面因同位素而异。
中子散射可以是非相干的，也可以是相干的，这取决于同位素。在所有的同位素中，氢的散射截面最高。像碳和氧这样的重要元素在中子散射中非常明显——这与x射线散射形成了鲜明的对比，x射线散射的横截面随原子序数的增加而成比例的增加。因此，中子可以用来分析低原子序数的物质，包括蛋白质和表面活性剂。这可以在同步加速器源中实现，但需要非常高的强度，这可能会导致物质结构改变。原子核提供了一个非常短的范围，因为各向同性势随同位素的不同而随机变化，这使得调整(散射)对比度以适应实验成为可能。
散射几乎总是同时呈现弹性和非弹性部分。弹性散射的比例由德拜-沃勒因子或穆斯堡尔-兰姆因子决定。根据研究问题的不同，大多数测量集中于弹性散射或非弹性散射上。
实现中子束的精确速度，即精确能量和德布罗意波长是很重要的。这种单能光束被称为“单色”，单色性可以通过晶体单色仪或飞行时间(TOF)光谱仪来实现。在飞行时间技术中，中子是通过两个旋转狭缝的序列发送的，因此只选择特定速度的中子。散裂源已经被开发出来，可以产生快速的中子脉冲。脉冲包含许多不同速度或不同德布罗意波长的中子，但散射中子的速度可以通过测量中子在样品和中子探测器之间的飞行时间来确定。
中子的净电荷为零，但具有显著的磁矩，尽管只有电子的0.1%左右。然而，它仍然足够大，可以从凝聚态物质内部的局部磁场中散射出来，提供一个弱相互作用的探针，从而穿透有序的磁结构和电子自旋波动的探针。[1]
第一次中子衍射实验是在20世纪30年代进行的。[2]然而，直到1945年左右，随着核反应堆的出现，高中子通量才成为可能，同时也使得深入结构的研究具有可能性。第一台中子散射仪安装在多功能研究反应堆的束管中。在20世纪60年代，高通量反应堆被建造出来，用于优化束管实验。发展的高潮是劳厄-朗之万研究所的高通量反应堆(自1972年开始运作)，它达到了迄今为止最高的中子通量。除了少数高通量源之外，各高校和其他研究机构中还有大约20个中通量源。从20世纪80年代开始，许多中等通量源被关闭，研究集中在几个世界领先的高通量源上。
目前，大多数中子散射实验都是由研究科人员开展的，他们通过正式的建议程序申请中子源的束流时间。由于中子散射实验的计数率较低，通常需要较长的光束时间(以天为单位)才能获得良好的数据。对提案进行可行性和科学性评估。
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