高能快中子射入物质，与构成物质的原子核（靶核）发生作用时，先被靶核吸收形成复合核，而后再放出较低能量的中子，靶核吸收了能量处于激发态。这一作用称为非弹性散射。

在散射过程中，若参于散射的两粒子内部能量与结构不发生变化，则称这种散射为弹性散射。在弹性散射过程中，系统能服从能量守恒定律和动量守恒定律。反之，只要有一个参与散射的粒子发生内部结构或能量的变化（如激发），就称这种散射为非弹性散射。

如果碰撞过程中除了有动能交换外，粒子的数目、类型和内部状态有所改变或转化为其他粒子，则称为非弹性散射或非弹性碰撞。

为了弄清光子和中子之间差异的原因，我们来研究波长为的中子，其能量为

因为在热平衡下，占优势的热激发具有能量，所以从固体的非弹性散射中，我们可预料到相当大的能量改变。不仅如此，在室温慢化的反应堆中子之后，将有很多这种波长的中子。另一方面，对同一波长的光子，能量为

所以，为了分辨固体的能量改变特征，将需要比射线所能得到的更高的分辨能力。

根据上面所叙述的，我们可能认为，中子在多方面都胜过射线。然而，使用的中子强度比较小，由慢中子堆可得到总的热中子流仅仅为——，并且它由于窄能带的选择而剧烈地减小。实际上，在中子散射实验中，往往为了强度而牺牲些准直性和能量分辨力。由于这个缘故，进行精密结构测定，最好还是使用射线。