中子射線照相是利用發散角很小的均勻的準直中子束垂直穿透需要檢驗的物體來進行檢測的方法。
由於中子不帶電荷,因此在穿透物體時，與原子的核外電子不發生電子庫侖力的作用，從而可輕易地穿過電子層，直接擊中原子核而發生核反應，如吸收反應、裂變反應或散射反應等。這種核反應越強烈,中子強度減弱得越多，從而使穿透中子束的強度發生相應的減弱。這種強度的強弱，與物體內部單位體積內的核素性質、核素種類以及原子核密度等有關,也與被穿透物體的厚度有關。因此，隨著上述因素的改變,穿透中子束的強度變化就與物體的內部結構相對應,形成中子東強度分布圖像。若用圖像探測器加以記錄和顯示成像,就可得到表征物體內部的核素、密度和厚度變化的綜合信息圖像,得到中子照相透視圖像。
相對於X 射線和γ射線照相檢測，中子射線照相檢測具有很多獨特的特徵和功用。
一般情況下，普通金屬與中子的核反應的截面都比較小,而大多數輕材料是碳氫化合物,氫原子對中子具有較大的散射截面，從而使中子的穿透強度大為減弱。因此，當需要檢測重金屬內所含輕材料的分布和狀態時，中子照相檢測方法可以達到較高的靈敏度。這是X 射線照相和Y 射線照相無可比擬的。比如中子射線照相可以清晰地顯示彈殼內的裝藥狀況，而X 射線照相對此卻毫無反應。
大多數元素都有兩種以上的同位素,即原子核中的質子數相同而中子數不同。如最簡單的氫(H)元素，只有一個質子,但原子核內的中子數卻有0、1、2三種不同的情況，也就是說氫有三種同位素，即氫、氘,氚，它們的物理和化學性能都有差別，又如鋰-6和銀鋰-7，鈾-235 和鈾-238的原子序數相同但同位素之間的核反應截面卻相差百倍，所以用中子射線照相鑑別鋰-6和鋰-7，鈾-235 和鈾一-238 十分容易。
在放財性物質中，除少數幾種元素能直接發射高能中子外，其餘大多數是放出α、β和γ錢，α射線、β射線和γ射線一樣，對又射線膠片有很強的感光效應。所以，對放射性物質進行X射線或γ射線照相時，物體自身放出的射線可直接在X射線膠片上感光，造成嚴重的干擾“雲霧”使透視圖像被“強滅”，從而使無損檢測工作無法實現。而中子照相可採用對中子反應截面較大的半衰期稍長的轉換屏來記載中子圖像，從而把所有的α射線、β射線、γ射線和X射線消除掉，實現純中子透視圖像的記錄和顯示。如燃燒後期的核燃料元件，放射性強度極大，如果要檢驗其內部的缺陷和燃耗情況，只有中子射線照相才能進行無損檢驗。
原子序數(z)或核密度的變化是x 射線照相檢測的依據,但在中子射線照相中,原子序數即使差異很小,甚至是相鄰的兩個原子或元素，它們之間的中子反應截面往往也有很大的差別。例如，碳(C)和硼(B)的原子序數相近,但對中子的反應截面卻可以相差數百倍，金屬鈾和金屬釓，反應截面可以相差上千倍。因此，如果用中子射線照相來檢查石墨中的含硼量及其分布,以及金屬鈾中的含釓量及其分布，將會達到很高的精度。若是二氧化鈾( UO2 )燃料元件中滲人了氧化釓微粒，中子照相能清楚地檢驗出釓的分布以及粒度大小。但若用X 射線照相,將毫無結果。
中子射線照相和X射線照相在無損檢測中是互為補充的。究竟採用哪種方法，要根據被檢物的具體情況( 如材料組成、厚度等)和檢測的具體要求( 如缺陷的類型、檢測目的)來決定。例如，要檢測海壁(1mm~5mm)鋁金屬中的氣泡，一般用X射線照相方法即可達到較好的靈敏度,因為鋁對X 射線的吸收大於對中子射線的吸收。若要檢查鋁焊縫中的固態無機物夾雜，則中子射線照相可以達到較好的靈敏度，因為固態無機物的中子反應截面大大高於鋁的反應截面。因此，對焊接的鋁薄整件的檢測，若要全面檢查其中的氣泡和固態無機物夾雜，就需要使用兩種方法。
