A radiação de neutrões é constituída por neutrões livres. Os neutrões podem ser emitidos durante a fissão nuclear (tanto espontânea como estimuladamente), fusão nuclear, reacções de alta-energia tais como numa fonte de espalação de neutrões, ou de algumas outras reacções, nomeadamente a reacção (α,n), por exemplo quando um núcleo de berílio absorve uma partícula alfa e emite um neutrão.

Quando um protão de alta energia atinge um núcleo atómico pesado, alguns neutrões são espalados (isto é, "despedaçados"), ou seja, arrancados do átomo, numa reacção nuclear denominada de espalação. Outros neutrões são "evaporados" à medida que o núcleo bombardeado aumenta de temperatura. Por cada protão a atingir o núcleo, 20 a 30 neutrões são expelidos. A dispersão de neutrões é usada em várias disciplinas científicas no estudo da configuração, movimento e interacção de átomos em materiais. É importante porque fornece informação valiosa que não pode, frequentemente, ser obtida mediante o uso de outras técnicas, tais como espectroscopia óptica, microscopia electrónica, e difracção de raios X. Os cientistas necessitam de todas estas técnicas para obter o máximo de informação acerca dos materiais.