L'analyse par activation neutronique (AAN) est une méthode d'analyse exclusivement élémentaire. Sa mise en œuvre consiste à irradier l'échantillon dans un flux de neutrons puis à identifier et à quantifier les isotopes radioactifs créés. Par son principe même, la méthode est unique parmi les méthodes d'analyse : l'excitation concerne le noyau de l'atome et les mesures portent sur les isotopes radioactifs artificiels ainsi créés. Il en résulte un certain nombre d'avantages : l'analyse est non seulement multi-élémentaire et très sensible (limite de détection pouvant atteindre 10^-12 g et moins quelques fois) mais, de plus, sa réponse est indépendante de la forme chimique de l'élément. La plupart des risques d'erreur (pertes et pollutions), qui guettent les méthodes classiques, peuvent être évités ou à défaut contrôlés. En particulier, la possibilité d'analyser des solides sans passer par une digestion est un atout précieux pour de petits échantillons ou des matériaux réfractaires. Les mesures de radioactivité permettent d'identifier de façon très sélective chacun des atomes présents et d'en quantifier le nombre.

En pratique, environ 50 mg d'échantillon sont irradiés dans les réacteurs expérimentaux Orphée et Osiris en utilisant les installations du Laboratoire Pierre Süe (CEA-CNRS, IRAMIS, Saclay).

Ces réacteurs délivrent des flux de 10¹³ à 10¹⁴ neutrons cm^-2 s^-1.

Après irradiation, plusieurs comptages par spectrométrie gamma sont pratiqués pour obtenir la détermination précise de 38 éléments (Ag, As, Au, Ba, Br, Ca, Ce, Cl, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, Hg, Ir, K, La, Lu, Mn, Mo, Na, Nd, Ni, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, U, V, W, Yb, Zn, Zr). Des matériaux de référence et des moniteurs de flux étant irradiés avec les échantillons, la quantification passe soit par une comparaison des activités mesurées dans l'échantillon et le matériau de référence, soit par une méthode quasi-absolue dite du k₀.