中子發(fā)生器為包括油田作業(yè)、重型械生產(chǎn)、藝術(shù)保護、偵查工作和醫(yī)學在內(nèi)的許多行業(yè)提供材料分析和無損檢測。然而許多應用已經(jīng)受到當前工業(yè)和醫(yī)用中子源的大尺寸限制?，F(xiàn)在，作為開發(fā)和支持HE武器的非核部分（包括中子發(fā)生器）的桑迪亞國家實驗室（SNL）已經(jīng)發(fā)明了一種新的方法來建造稱為neutristors的微型中子管。

     1932年，中子作為早期放射化學聚變反應的產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過十年的科學應用，第二次世界大戰(zhàn)在日本爆炸的兩顆HE彈各自都包括一個中子發(fā)生器，該中子發(fā)生器可在正確的時間點處于燃臨界質(zhì)量的可裂變物質(zhì)。這一事件順理成章地將中子發(fā)生器在秘密世界和公開世界各自分開發(fā)展。

     可用于科學和工業(yè)的中子源包括粒子加速器（當時這些加速器裝滿了很大的房間），核反應堆（占滿了大型建筑物）和與小手指一樣大的放射性物質(zhì)。由于大多數(shù)研究人員和制造公司都無法輕易獲得反應堆和加速器，因此利用放射性中子源開展了工作，以開拓發(fā)中子源的實際應用。

使用放射性同位素產(chǎn)生中子的主要方法有三種：

•放射性誘發(fā)的聚變中子

•同位素自發(fā)裂變的中子

•光中子源

       放射性聚變源的一個例子是钚與鈹混合。钚發(fā)出的α粒子（氦核）與鈹核融合，形成一個中子和一對α粒子。自發(fā)裂變源通常包含超鈾同位素锎-252，其通過分裂成兩個部分并產(chǎn)生幾個中子而衰變。在光中子源中，高能伽馬射線將鈹分解成與聚變中子源相同的產(chǎn)物。放射性中子發(fā)生器通常每秒發(fā)出少于十億個中子并伴隨著幾兆電子伏的動能。發(fā)射的中子的功率僅約一毫瓦，但產(chǎn)量足以滿足許多應用的需求。

       放射源的問題在于危險性，它無法關(guān)閉。此外使用者很可能沒有了解到其危險性。在許多情況下，所需的屏蔽與輻射源的尺寸相比要大得多。盡管此類源仍用于一些應用，但終仍然推動了低烈度聚變反應的微型粒子加速器發(fā)展和勝出。其與手提箱大小的電子設備捆綁在一起的，這使像郵筒一樣大小的基于加速器的中子發(fā)生器得以實現(xiàn)。

      小型中子發(fā)生器將氘（D）或氚（T）離子加速到100 KeV（千電子伏特）或更小的能量，這大約相當于十億開爾文的溫度。這些離子被引導進入一個射束并撞擊到含有氘的靶標上。在離子束中使用氘時，兩個氘離子融合（D-D融合），在使用氚時，氘和氚離子融合（D-T融合）。在這兩種情況下中子都是聚變反應的產(chǎn)物。

      基于加速器的中子發(fā)生器存在兩個主要問題主要是尺寸和成本。對于某些物理應用或者點中子源應用來講，三英寸（7.5厘米）的圓柱體過大，例如中子俘獲治療用于焊接缺陷的中子檢查。而且基于加速器的中子源起價約十萬美元，這對于某些用途來說太昂貴。例如中子活化分析是一種用于快速識別樣品成分的技術(shù)，其需要一種中子發(fā)生器。中子發(fā)生器就是這種技術(shù)，如果將它整合到《星際迷航》中的那種傳感器里，將令人驚訝，但它卻過于龐大和昂貴無法實現(xiàn)。

       現(xiàn)在SNL宣布了其新型中子發(fā)生器的開發(fā)。該中子發(fā)生器通過將粒子加速器安裝在芯片上來解決許多上述問題。由于使用了很大的高電壓，微型中子管在陶瓷絕緣體上分層堆積。此處展示的是通過D-D聚變產(chǎn)生中子。雖然D-T反應更容易引發(fā)，但按要求在發(fā)生器的設計中不能使用放射性物質(zhì)。

      在離子源和氘靶之間施加電壓，以使來自離子源的氘離子被吸引到氘靶上。離子在源和靶之間的漂移區(qū)域中加速，而漂移區(qū)必須處于真空，這樣離子才不會從空氣分子中散射出來。當高能離子撞擊靶時，其中的一小部分將引起D-D聚變，從而產(chǎn)生中子。桑迪亞（Sandia）并未公布微型中子管使用的典型加速電壓，而商用中子發(fā)生器使用的電壓約為100 kV，但在電壓低于10 kV的情況下仍可獲得不小的中子產(chǎn)額。

      離子透鏡改變離子源和靶之間的電場，從而使加速的離子集中在靶上裝有氘的區(qū)域上。SNL的公開沒有提到氘氣的存儲方式，但是一種常見的方法是用易于形成氫化物（氘化物）的鈀或某種其他金屬涂覆離子源和/或靶。例如鈀涂層的每個鈀原子可以存儲近一個氘原子。離子電流足夠低，即使很少的氘在完整的微型中子管中也可以使用很長時間。此外還可以根據(jù)需要以連續(xù)或脈沖模式操作微型中子管。

      當前微型中子管的漂移區(qū)域跨度為數(shù)毫米，其封裝足夠小，可用于許多新領(lǐng)域。估計微型中子管的生產(chǎn)成本約為2,000美元，這大約是目前基于加速器的中子發(fā)生器成本的五十分之一。下一代全固態(tài)微型中子管將不需要真空操作，從而降低了成本并提高了設備的耐用性。此外，SNL正在研究使用MEMS（微機電系統(tǒng)）技術(shù)制造小2到3個數(shù)量級的微型中子管。