克利福德·格倫伍德·沙爾

物質的特性可以分為兩個方面，一是靜態特性，指的是構成該物質的分子、原子在晶格中的位置，也就是通常指的原子結構和分子結構，以及磁矩的取向和結構的不均勻度等；另一方面是動態特性，指的是構成該物質的分子、原子在各種運動中的能量與動量的傳遞和轉換關係。對凝聚態物質，原子間距大約為0.1nm~1nm，分子、原子和晶格的平均熱運動能量以及由於晶格振動產生的聲子能量大概都是10-3~10-1eV的數量級。要探測這兩種特性，就必須用波長和能量都與被探深對象是同一數量級的“探頭”。慢中子正好符合這一要求。而且中子不帶電荷卻又具有磁矩，質量接近質子，可以通過篩選單色化等特點，所以物理學家很快意識到，慢中子束是最理想的天然探頭。中子束打到物質靶上發生的衍射現象與X射線衍射現象在本質上是不同的。X射線衍射是X射線的能量子與原子中的電子相互作用的結果，而中了衍射則是中子與原子核相互作用的結果，所以中子衍射可以觀測到X射線觀測不到的物質內部結構。中子散射比中子衍射含義更廣，泛指中子與物質的相互作用後中子向四面八方散射的各種效應。中子不帶電而具有磁矩，對磁性有特殊的靈敏度，因此中子磁散射對分析物質的磁特性具有突出的意義，是X射線衍射無法取代的。