地层就像一座富有宝藏的地下宫殿，例如油气、金属矿和稀土元素资源，而核测井的目的正是在这座地下宫殿中寻找有用的资源。那如何开启这些宝藏呢？这时候就需要使用一把打开宫殿的钥匙——中子源。
提起中子一词，人们总先想到的是令人毛骨悚然的武器——中子弹，其实中子是组成原子核的基本粒子，由英国物理学家查德威克于1932年在实验中发现的，它的穿透能力比伽马射线强，能够穿透钢管、水泥和岩石等。核测井专家通过研究中子与地层物质的作用过程，就能知道地下含有哪些物质。那这些中子是怎么产生的呢？其实自然界中没有天然存在的自由中子，利用中子探知地下宫殿需要专门的装置也就是中子源来产生，核测井中常用以下两种类型的中子源：
第一类是化学源，也称为同位素中子源，以镅—铍中子源（Am－Be）中子源为代表，每秒钟可发射几百万个中子。那么Am－Be中子源是怎么工作的呢？镅－241（241Am）元素不停地发生着衰变，源源不断地产生氦－4（4He）。氦－4（4He）元素的原子核，也就是α射线这个小淘气，它不停地“拥抱”铍－9（9Be）的原子核，二者结合后转变成一个碳－12（12C）原子核并且发射出一个中子。因此，镅－241（241Am）就像是整个中子源的发动机，能够连续发射中子，而且不管是测井过程中还是保存在源库里，都在不停地工作，它就像一盏无法关闭的长明灯。
另外一类是能够根据需要人为控制发射或关闭的中子源，就跟手电筒一样，打开开关它就发光，关闭开关就熄灭。这就是在核测井中常用的可控中子源，在通电的时候发射中子，而且使用时可按设计好的程序有规律地发射中子。
可控中子源说起来也很“恐怖”，它和制造氢弹的原理基本相同！但是可控中子源并不是制作炸弹，而是利用氢弹原理制造出小型的中子发生器。将氘核（2H）加速去和氚核（3H）碰撞，就会同时生成α粒子（4He）和能量为14兆电子伏的中子（n），这是氢核的聚变反应。这类源是一种小型加速器中子源，称作氘—氚中子源，也叫井下中子发生器，每秒钟能产生几十亿个中子。
那这两种中子发生器释放的中子有什么区别呢？镅—铍中子源发射的中子能量比较低，氘—氚中子源发射的中子能量大约为它的3倍。采用不同类型的中子源，就能用不同能量的中子流轰击地层，发生不同的核反应，使地层中各种元素产生特定的响应，再用伽马或中子探测器探测与地层元素作用后的伽马射线或热中子，确定地层岩石中的矿物类型和油气多少。原来，中子与地层元素原子核作用后，要么就是与原子核发生碰撞，自身能量降低，要么就是被原子核“吃掉”，还会发射出相应的伽马射线，这就是核物理中的非弹性散射、弹性散射和辐射俘获反应。核测井就是利用中子源这把钥匙，通过这一系列过程与地层元素对话，每种元素都能“说”出自己的种类、数量和所处的位置，进而打开地宫宝藏。
非弹性散射：快中子先被靶核吸收形成复核，而后放出一个能量较低的中子，靶核处于激发态，以发射伽马射线的方式释放出激发能而回到基态的作用过程。
弹性散射：中子与原子核发生碰撞后，系统的总动能不变，中子所损失的动能全部转变为反冲核的动能，而反冲核处于基态的作用过程。
辐射俘获反应：靶核俘获一个热中子而变为激发态的复核，然后复核放出一个或几个光子而回到基态的作用过程。