在很多人眼中原子弹就像是核反应的“代言人”。一想到原子弹爆炸时的恐怖场面，很多人对“核”顿生莫名的恐惧，谈“核”色变。实际上，并不是所有的核反应都能产生像原子弹爆炸那么大的威力，而且核反应也不仅仅用于核武器，现如今人们已经能将其应用于核电、核医学和油气资源勘探等行业。中子测井是核反应用于油气勘探的典型案例之一。
中子可以按照自身的能量高低进行分类，能量不低于10电子伏的中子为快中子，室温下，平均能量为0．025电子伏的中子为热中子。为了更好地理解中子测井，下面一起追寻中子一生的踪迹。快中子被中子源发射出来后，一路向前飞奔，与地层原子核发生碰撞。如果是弹性碰撞，双方友好分手，各自向前；如果是非弹性碰撞，则会释放出非弹性伽马射线。
以中子与碳－12（12C）发生非弹性散射为例，当中子碰撞到碳－12原子核时，它就被碳原子核“吃掉”，然后又被“吐出来”，同时还会“吐出来”4．43兆电子伏的伽马射线。这个伽马射线就是碳元素的身份证，据此可确定地层中有碳元素，进而可推算含碳化合物在地层中的含量。用同样的方法，根据特定能量的伽马射线能识别氧、硅、钙、硼、铝、铁和镁等元素。
能量高的中子发生一两次非弹性散射，会使得能量大量损失，导致在地层中行走的速度逐渐慢下来，不能再继续发生非弹性散射。这时候弹性散射的过程就开始了。与非弹性散射作用不同的是，中子与地层原子核发生弹性散射不激发伽马射线，仅仅是中子损失部分能量，就像是篮球在地上弹着弹着，弹的高度就越来越低。氢是最强的中子减速剂，含氢高的地层对快中子的减速能力强。中子通过含氢地层，就相当于中子在穿过一片减速带。因此，可根据中子穿过地层的减速情况判断地层中含氢物质的多少。相反，气体对中子的减速能力很弱，在地层含气时，中子就像一匹脱缰的野马一样在地层中穿梭，因此可利用中子与地层的弹性散射过程分析地层含气情况。
中子很快地损失自己的能量，将自己从快中子变成了热中子，并且在地层中扩散。这时地层中的某些元素原子核就有一定的概率抓住中子，并释放出俘获伽马射线，也代表着该中子最终走向了灭亡。
中子测井可以简单地看作原子弹爆炸的“迷你版”，它们二者之间的原理相似，只是反应过程和条件有所差异。中子测井没有像原子弹爆炸那样恐怖，虽然也是中子与地层物质里的原子核发生相互作用，但它可不是发生原子弹那样的核裂变反应。将中子看作一个小球，从进入地层开始，这个小球一路上磕磕碰碰，碰到不同的类型的原子核就会碰出不同的“火花”（诱发伽马射线），在这一过程中，中子的能量也逐渐消耗，最终被原子核俘获停止碰撞，它的生命也至此走到了尽头。通过探测在这一过程中产生的伽马射线，就可以间接地找到地下的“宝藏”。很明显，这一过程要比原子弹的核裂变反应“温和”得多。
中子与地层原子核发生碰撞时产生的伽马射线是评价地层的重要手段。由于中子与不同的原子核发生非弹性散射、弹性散射、活化和俘获反应截面不同，会产生不同的特征伽马射线。就像一个人的身份证一样，不同原子核的特征伽马射线即为这种元素的身份证，根据测量得到的能谱不仅可以识别地层元素的类型，而且可以计算地层元素含量。因此，中子测井对地层流体性质判别、岩石组分分析具有重要作用。