瞬发伽马中子活化分析和脉冲快热中子活化是基于低能量中子与原子核的亚原子反应。当一个热中子，或者说是低能量中子（<0.025 eV），非常接近原子核或与原子核碰撞时，中子与原子核会发生相互作用。中子的能量被转移到原子核，同时原子核转变为激发态。然后，能量以伽马射线的形式被释放。发射出的伽马射线具有独特的能量，这与发射它的原子有关。实质上，发射出来的伽马射线就像元素的“指纹”。通过检测发射的伽马射线并生成能谱，以用于元素组成分析。

PGNAA 和 PFTNA 在线分析仪使用闪烁探测器检测伽马射线。这些探测器由高纯度晶体构成，在暴露于伽马射线环境下其产生的光子数量与进入晶体的伽马射线能量成比例。与晶体偶联的光电倍增管将光脉冲转换成与光子能量成比例的电信号。然后，精细的高速电子电路放大并处理电脉冲，产生复合能谱。通过分析能谱，可确定特定元素的信息。

每个元素与中子相互作用产生不同的谱图；谱图明显的部分是可被测量的。同时，还必须有足量的元素与中子相互作用。所谓的分析“检测阈值”是指待分析材料的物料量、样品中元素占比以及该元素与中子相互作用谱图的函数。

分析所用的中子是由放射性同位素锎 252（²⁵²Cf）或中子发生器提供。

放射性同位素锎 252（²⁵²Cf）经过自发裂变，为分析过程提供中子。²⁵²Cf 252中子具有能量分布，平均能量为 2.6MeV，最可能能量为 0.7MeV。

来自中子发生器的中子是采用特殊的小型线性加速器在电力作用下生成的。氢的同位素，氘（²H）和氚（³H），可通过聚变反应而产生中子。由加速器离子源产生的离子经过加速并聚焦于高能碰撞靶点，轰击后可发生聚变并产生中子。由这种反应产生的中子具有相当高的能量，即 14MeV，被认为是“快”中子。同样，小型线性加速器不是连续运行，而是连续脉冲断路，随后会有一个不产生中子的周期。 

由于分析技术仅需要低能量的热中子（低于 0.025 eV），所以必须削弱来自放射性同位素和中子发生器的中子的能量。为此，可通过使用特殊材料和分析仪设计将大部分中子转化为热中子。

当使用中子发生器提供中子时，PFTNA 一词可用于描述实现 PGNAA 的过程：

• P：Pulsed，是指中子发生器在工作时处于脉冲接通和关闭的交替状态，并不是持续接通的。   
• F：Fast，14 MeV中子被认为是快中子。 
• T：Thermal，必须将快中子的能量削减至热中子的能量范围内，以便 PGNAA 过程发生。
• NA 代表中子活化。

PGNAA 分析仪直接安装在传送带上，贯穿整个原料横截面，可对全部物料流进行实时（每分钟）的均匀分析，而不仅仅限于一个样品。表面分析技术，如 XRF、X射线衍射（XRD）和其他光谱分析技术，仅能对有限的深度和表面积进行测量，这些区域无法代表皮带上的全部材料。采用 PGNAA 可以减少样品误差，并且其高频分析有助于减少材料质量的变异性。