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Das radiometrische Neutronenmessverfahren arbeitet nach dem Prinzip der Neutronenabbremsung. Die von der Neutronensonde ausgesandten Neutronen werden beim Auftreffen auf den Wasserstoffkern langsamer. Dieser Bremsvorgang läßt sich elektronisch auswerten und erlaubt Angaben über den Wassergehalt eines Baustoffes.

Gute Ergebnisse liefert das Messverfahren bis zu einer Tiefe von 20 cm, bei trockenen Bauteilen bis zu einer Tiefe von 30 cm. Die Erfassung von chemisch gebundenem Wasser führt zur Störung der Messergebnisse. Voraussetzung ist daher, dass die verwendeten Stoffe des Baukörpers bekannt sind.

In der Praxis wird die Neutronensonde daher hauptsächlich zur zerstörungsfreien Feststellung der Feuchteverteilung unter Flachdächern verwendet. Weitere mögliche Anwendungsgebiete sind die Leckortung von Fußbodenheizungen und Rohrleitungen sowie die Untersuchung von Keller- und Wandbereichen.
Da für die Messung strahlungsintensives Material verwendet wird und man daher Sondergenehmigungen für Transport und Bedienung benötigt, wird der Umgang mit der Neutronensonde häufig gemieden.