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(hù)、偵查工作和醫(yī)學(xué)在內(nèi)的許多行業(yè)提供材料分析和無(wú)損檢測(cè)。然而許多應(yīng)用已經(jīng)受到當(dāng)前工業(yè)和醫(yī)用中子源的大尺寸限制?，F(xiàn)在，作為開(kāi)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL）已經(jīng)發(fā)明了一種新的方法來(lái)建造稱為neutristors的微型中子管。

     1932年，中子作為早期放射化學(xué)聚變反應(yīng)的產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)十年的科學(xué)應(yīng)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(gè)中子發(fā)生器，該中子發(fā)生器可在正確的時(shí)間點(diǎn)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(kāi)世界各自分開(kāi)發(fā)展。

     可用于科學(xué)和工業(yè)的中子源包括粒子加速器（當(dāng)時(shí)這些加速器裝滿了很大的房間），核反應(yīng)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(wú)法輕易獲得反應(yīng)堆和加速器，因此利用放射性中子源開(kāi)展了工作，以開(kāi)拓發(fā)中子源的實(shí)際應(yīng)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?cè)吹囊粋€(gè)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(gè)中子和一對(duì)α粒子。自發(fā)裂變?cè)赐ǔ０櫷凰仫?252，其通過(guò)分裂成兩個(gè)部分并產(chǎn)生幾個(gè)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(gè)中子并伴隨著幾兆電子伏的動(dòng)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(yīng)用的需求。

       放射源的問(wèn)題在于危險(xiǎn)性，它無(wú)法關(guān)閉。此外使用者很可能沒(méi)有了解到其危險(xiǎn)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(lèi)源仍用于一些應(yīng)用，但終仍然推動(dòng)了低烈度聚變反應(yīng)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(shè)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(shí)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(dāng)于十億開(kāi)爾文的溫度。這些離子被引導(dǎo)進(jìn)入一個(gè)射束并撞擊到含有氘的靶標(biāo)上。在離子束中使用氘時(shí)，兩個(gè)氘離子融合（D-D融合），在使用氚時(shí)，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(yīng)的產(chǎn)物。

      基于加速器的中子發(fā)生器存在兩個(gè)主要問(wèn)題主要是尺寸和成本。對(duì)于某些物理應(yīng)用或者點(diǎn)中子源應(yīng)用來(lái)講，三英寸（7.5厘米）的圓柱體過(guò)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(jià)約十萬(wàn)美元，這對(duì)于某些用途來(lái)說(shuō)太昂貴。例如中子活化分析是一種用于快速識(shí)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(guò)于龐大和昂貴無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

       現(xiàn)在SNL宣布了其新型中子發(fā)生器的開(kāi)發(fā)。該中子發(fā)生器通過(guò)將粒子加速器安裝在芯片上來(lái)解決許多上述問(wèn)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(guò)D-D聚變產(chǎn)生中子。雖然D-T反應(yīng)更容易引發(fā)，但按要求在發(fā)生器的設(shè)計(jì)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(lái)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(huì)從空氣分子中散射出來(lái)。當(dāng)高能離子撞擊靶時(shí)，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(chǎng)，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(kāi)沒(méi)有提到氘氣的存儲(chǔ)方式，但是一種常見(jiàn)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(gè)鈀原子可以存儲(chǔ)近一個(gè)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(zhǎng)時(shí)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(dāng)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(jì)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(shè)備的耐用性。此外，SNL正在研究使用MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)制造小2到3個(gè)數(shù)量級(jí)的微型中子管。