Neitronu aktivācijas analīze (NAA) ir ļoti jutīga un precīza metode materiāla paraugā esošo elementu noteikšanai. Paraugs ir mērķēts ar neitroniem no radioaktīva avota. Tas liek daudziem esošajiem elementiem izstarot gamma starus noteiktās frekvencēs, pēc kurām tos var identificēt. Tādā veidā var noteikt aptuveni 65 dažādus elementus. Tā ir viena no visnoderīgākajām zinātniskajām metodēm paraugu elementārā sastāva izpētei, un tai ir daudz pielietojumu analītiskajā ķīmijā, ģeoloģijā, tiesu zinātnē un citās jomās.
Kad neitrons ietriecas atoma kodolā, tas bieži tiek absorbēts, veidojot smagāku izotopu un izstarojot gamma staru. Daudzos gadījumos šie izotopi ir nestabili un pēc īsas aiztures sadalīsies citā, vieglākā izotopā, izstarojot vienu vai vairākus gamma starus ar šim izotopam raksturīgām enerģijām. Piemēram, visizplatītākais nātrija izotops – nātrijs-23 – var absorbēt neitronu, veidojot nestabilu nātrija izotopu-24, kas pēc tam sadalās par magniju-24, izstarojot divus gamma starus ar noteiktu enerģiju. Mērot gamma staru enerģiju un izstaroto daudzumu, var noteikt gan esošos elementus, gan to pārpilnību paraugā. Sākotnējais gamma stars, kas tiek izstarots uzreiz pēc neitrona absorbcijas, ir pazīstams kā tūlītējs gamma stars, bet parasti tiek mērīti aizkavētie gamma stari.
Neitronu aktivācijas analīze ir ļoti jutīga metode. Tas var noteikt elementus vienā miljonā daļā vai mazāk, un dažos gadījumos līdz vienai daļai uz miljardu. Metode ir arī ļoti daudzpusīga, jo tā var analizēt paraugus cietā, šķidrā un gāzveida formā un var apstrādāt paraugus līdz 0.000035 uncēm (0.001 gramam).
Neitronu avotu dažreiz sauc par neitronu haubici. Kad daži gaismas elementi tiek pakļauti alfa daļiņām, to kodoli izstaro neitronus. Šim nolūkam īpaši piemērots ir berilija elements. Sajaucot beriliju ar alfa daļiņu avotu, piemēram, plutoniju 239 vai rādiju 226, var izveidot spēcīgu neitronu avotu. To var iesaiņot piemērotā starojuma ekranējumā, bet ar atveri, kur var parādīties neitroni.
Kodolreaktori tiek izmantoti arī kā neitronu avoti. ASV, Oak Ridge, Tenesī štatā, High Flux Isotope Reactor (HFIR) nodrošina neitronu avotu Oak Ridge National Laboratory, padarot to par galveno neitronu aktivācijas analīzes centru. Radioaktīvos elementus, kas rada neitronus kodola skaldīšanas rezultātā, piemēram, kaliforniju-252, var izmantot arī mazākā mērogā, ļaujot izmantot darbvirsmas izmēra neitronu avotus.
Neitronu aktivizācijas analīzei ir plašs lietojumu klāsts. To var izmantot apstrādes rūpniecībā, lai atklātu piemaisījumus metālos, bioloģijā, lai pētītu mikroelementu metabolismu, ģeoloģijā, lai analizētu iežu un augsnes paraugus, un tiesu zinātnē, lai iegūtu būtisku informāciju no nozieguma vietu paraugiem. Viens labi zināms konkrēts piemērs neitronu aktivācijas analīzei darbībā ir atklājums, ka visi lodes fragmenti no Džona F. Kenedija slepkavības vietas nāk no tām pašām divām lodēm, kas izšautas no viena un tā paša pistoles. Vēl viens piemērs bija ar irīdiju bagāta nogulumu slāņa atklāšana uz robežas starp krīta un terciāro ģeoloģisko periodu, norādot uz lielu meteorīta triecienu, kas vairāk vai mazāk sakrita ar masveida izmiršanas notikumu, kas iezīmēja dinozauru bojāeju.