Neutronaktiveringsanalys (NAA) är en mycket känslig och exakt metod för att bestämma vilka grundämnen som finns i ett materialprov. Provet riktas mot neutroner från en radioaktiv källa. Detta gör att många av de närvarande elementen sänder ut gammastrålar vid specifika frekvenser, från vilka de kan identifieras. Cirka 65 olika element kan detekteras på detta sätt. Det är en av de mest användbara vetenskapliga teknikerna för att undersöka den elementära sammansättningen av prover och har många tillämpningar inom analytisk kemi, geologi, kriminalteknisk vetenskap och andra områden.
När en neutron träffar kärnan i en atom absorberas den ofta, bildar en tyngre isotop och avger en gammastrålning. I många fall är dessa isotoper instabila och kommer att sönderfalla till en annan, lättare, isotop efter en kort fördröjning, och avger en eller flera gammastrålar vid energier som är karakteristiska för den isotopen. Till exempel kan den vanligaste isotopen av natrium – natrium-23 – absorbera en neutron och bilda den instabila isotopen natrium-24, som sedan sönderfaller till magnesium-24 och avger två gammastrålar vid specifika energier. Genom att mäta energierna hos gammastrålningen och mängden som sänds ut, kan både de närvarande elementen och deras förekomst i provet bestämmas. Den initiala gammastrålningen, som sänds ut omedelbart när neutronen absorberas, kallas den snabba gammastrålningen, men det är vanligtvis den fördröjda gammastrålningen som mäts.
Neutronaktiveringsanalys är en mycket känslig teknik. Den kan upptäcka element med en del per miljon eller mindre, och i vissa fall ner till en del per miljard. Metoden är också mycket mångsidig, genom att den kan analysera prover i fast, flytande och gasform och kan hantera provstorlekar ner till 0.000035 ounces (0.001 gram).
Neutronkällan är ibland känd som en neutronhaubits. När vissa lätta grundämnen utsätts för alfapartiklar, avger deras kärnor neutroner. Grundämnet beryllium är särskilt lämpligt för detta ändamål. Genom att blanda beryllium med en källa av alfapartiklar, såsom plutonium 239 eller radium 226, kan en stark källa av neutroner skapas. Denna kan vara innesluten i lämplig strålskärmning, men med en öppning där neutronerna kan komma ut.
Kärnreaktorer används också som neutronkällor. I USA, i Oak Ridge, Tennessee, tillhandahåller High Flux Isotope Reactor (HFIR) en källa till neutroner vid Oak Ridge National Laboratory, vilket gör den till ett stort centrum för neutronaktiveringsanalys. Radioaktiva grundämnen som producerar neutroner genom kärnklyvning, till exempel californium-252, kan också användas i mindre skala, vilket gör att neutronkällor av skrivbordsstorlek kan användas.
Neutronaktiveringsanalys har ett brett utbud av tillämpningar. Det kan användas inom tillverkningsindustrin för att upptäcka föroreningar i metaller, inom biologi för att undersöka metabolismen av spårämnen, inom geologi för att analysera sten- och jordprover och inom kriminalteknik för att få fram viktig information från brottsplatsprover. Ett välkänt specifikt exempel på neutronaktiveringsanalys i aktion är upptäckten att alla kulfragment från John F. Kennedy-mordscenen kom från samma två kulor, avfyrade från samma pistol. Ett annat exempel var upptäckten av ett lager av iridiumrikt sediment vid gränsen mellan krita- och tertiärgeologiska perioder, vilket tyder på ett stort meteoritnedslag som mer eller mindre sammanföll med en massutrotningshändelse som markerade dinosauriernas bortgång.