高亮度X射线，主要与原子外围的电子云发生相互作用，从而探知物质的微观信息；而中子是电中性的，它与电子云基本不发生相互作用，主要与物质中的原子核相互作用。X射线和中子散射看到的正好是物质两个不同的方面，这种优势互补，已经被许多学科用来准确地研究物质中原子的位置、排列、运动和相互作用等。

下图中，同步辐射X射线测定蛋白质晶体结构的骨架，而用中子探测到与蛋白质结合的水分子的位置，两者完美的结合。

中子主要是通过“中子散射”过程来实现对样品的研究：当一束中子入射到所研究的对象上时，与研究材料中的原子核或磁矩发生相互作用，向各个方向散射开来。就好像一束光打在半透明的物体上，有的光透过物体，有的光被反射或散射，这样我们能够从各个方向上看到物体。中子束流打到样品上时，大多数中子会穿过样品，不受任何阻碍，但有些中子将直接与样品的原子核发生相互作用，运动方向发生改变而发生分散传播，就像弹珠游戏一样。通过测量散射出来的中子能量和动量的变化，可以在原子、分子尺度上研究各种物质的微观结构和运动规律，告诉人们原子、分子在哪里，在做什么。。

 

★小百科

中子散射：中子作为一种粒子，与材料中的原子核相互作用，运动方向发生改变而分散传播，发生散射。

中子衍射：中子是一种物质波，具有一定的波长，可以绕过材料中的原子核继续传播，发生衍射。