Le réacteur nucléaire de recherche de l'ILL produit des neutrons distribués sur un large spectre d'énergie. Pour les besoins des expériences, ce spectre est modifié par des dispositifs annexes (source froide, source chaude). Certains des neutrons produits peuvent être mis en bouteille.

Beaucoup d'expériences de neutroniques se font sur des échantillons refroidis dans un cryostat. Les cryostats présentés ici sont "à hélium liquide" (liquide qui bout à -269°C) et sont soit à température fixe (bleu), soit à température variable (1,5 – 300 K) (orange, conçus à Grenoble).

Eléments de maquette d'un spectromètre à neutrons sur patins à coussins d'air. Grâce à cette technique, l'instrument réel, très lourd et massif, glisse presque sans effort sur un marbre poli appelé "Tanzboden" ("piste de danse" en Allemand), ce qui permet son positionnement très précis.

La durée de vie du neutron libre est une donnée essentielle pour les modèles cosmologiques. Malheureusement, c'est une grandeur difficile à mesurer et, depuis ses débuts, l'ILL contribue à améliorer sans cesse sa précision. Cela s'obtient en observant la désintégration spontanée de neutrons très lents piégés dans des bouteilles à neutrons (pièges matériels) ou des pièges magnétiques.

L'ILL a développé une série de diffractomètres à neutrons produits par le RHF, dans le but de visualiser la structure de diverses molécules issues du vivant et de la chimie de synthèse, tels que les médicaments. Il est possible, par l'étude de la liaison hydrogène, de caractériser leur interaction.