Neutronenbeugung, eine Beugungsmethode, die analog der Röntgenstrukturanalyse zur Kristallstrukturuntersuchung dient und auf einer Streuung von thermischen Neutronen an Materie beruht. Während Röntgenstrahlen an den Elektronen der Atome gestreut werden, geschieht dies bei Neutronenstrahlen an den Kernen. Eine Ausnahme machen die magnetischen Atome, wo zur Beugung am Kern noch die Beugung an den ungepaarten Elektronen der Hülle hinzukommt. Das Streuvermögen für Röntgenstrahlen steigt stark und gleichmäßig mit der Ordnungszahl an. Das Streuvermögen für Neutronen, gegen die Ordnungszahl abgetragen, zeigt einen unregelmäßigen Verlauf. Die verschiedenen Isotope eines Elements streuen unterschiedlich. Die Neutronen werden einem Kernreaktor entnommen. Ähnlich wie bei Gasen hängt das mittlere Geschwindigkeitsquadrat v² der thermischen Neutronen mit der Temperatur wie folgt zusammen: 1/2 mv² = ³/₂ kT, wobei m Masse = 1,674·10^-27 kg, k Boltzmann-Konstante; T Temperatur in K. Für 373 K gibt diese Gleichung v = 3 km s^-1 und aus der de-Broglie-Beziehung die Wellenlänge 133 pm an. Das ist nur ein Mittelwert. Monochromatische Neutronenbeugungsstrahlen erhält man durch Reflexion an einer Kristallfläche.

Gemessen werden die Reflexionsintensitäten mit einem bortrifluoridhaltigen Zählrohr auf einem Vierkreisdiffraktometer (Röntgenstrukturanalyse). Die wichtigsten Anwendungen der N. liegen bei den magnetischen Strukturen, da magnetische Atome je nach der Orientierung ihrer magnetischen Momente zur reflektierenden Netzebene ungleich stark beugen. Man kann daher aus der N. Aussagen zur Orientierung der atomaren Magnete ableiten. Weiterhin können durch N. schwere Elemente mit benachbarten Ordnungszahlen unterschieden werden. In einer Eisen-Cobalt-Legierung kann mit der Röntgenstrukturanalyse nicht die Lage dieser Atome in der Elementarzelle bestimmt werden, da die Atomformfaktoren beider Elemente zu ähnlich sind. Die Atomformfaktoren der Neutronenstrahlen dagegen verhalten sich in diesem Falle wie 4 : 1. Sind in einer Struktur schwere neben sehr leichten Elementen enthalten, so kommt die Lage dieser Elemente (z. B. Wasserstoff) nur schlecht heraus. Dagegen sind die Streuvermögen für Neutronen nicht so extrem verschieden, und in einer Neutronen-Fourier-Synthese werden beide Atomsorten ähnlich gute Maxima geben.