Une sphère d'aluminium, du diamètre d'un gros globe, se trouve dans le faisceau de neutrons et répond à chaque impact par une note précise. À l'intérieur de la sphère, il n'y a rien d'autre que de l'azote et onze minuscules billes d'acier, chacune de la taille d'une tête d'épingle. Quand un neutron pénètre dans la sphère, il éjecte une particule d'un atome d'azote, et cette impulsion se transforme en signal électrique. C'est ainsi que fonctionne ce détecteur, qui vient d'être calibré pour la première fois sur des neutrons d'énergie strictement définie.
Les neutrons ne laissent pas de trace directe dans la matière : ils ne portent pas de charge. Pour les attraper, il faut un intermédiaire, et l'azote s'est révélé un traducteur pratique. Le neutron frappe le noyau d'azote, et il en sort soit un proton, soit une particule alpha. Ces fragments chargés sont alors détectables : ils ionisent le gaz, et chaque électron libre est amplifié à l'anode, comme une avalanche qui dévale une pente. Plus l'énergie du neutron est grande, plus le signal est fort, et sa hauteur permet de connaître l'énergie de la particule.
Auparavant, ces sphères à azote avaient déjà été essayées avec des spectres continus, où les neutrons ont des énergies variées. Mais personne ne les avait calibrées sur un faisceau monoénergétique, où chaque particule arrive avec une énergie connue à l'avance. À Athènes, sur un accélérateur tandem, des neutrons de sept énergies différentes, de 0.75 à 2.75 MeV, ont été produits, et pour chacune, la réponse du détecteur a été mesurée. Il s'est avéré que l'énergie reconstruite croît exactement en ligne droite avec l'énergie du faisceau. Pour la réaction avec émission de particule alpha, la pente de cette droite est égale à un, avec une incertitude de seulement un et demi pour cent.
Cette réponse linéaire signifie que la sphère peut être utilisée non seulement comme un compteur qui dit « il y a eu un neutron », mais comme un spectromètre qui dit « il y a eu un neutron d'énergie exactement 1.8 MeV ». C'est important pour la calibration d'autres détecteurs et pour le contrôle des champs de neutrons dans les salles d'accélérateur. La sphère entend chaque impact et répond par une note précise, comme un diapason accordé sur la voix du neutron.
Le détecteur n'atteignait un gain stable qu'après 18 heures suivant la mise sous tension haute tension. La raison de ce long délai pour atteindre le plateau n'est pas encore claire, mais après cela, le gain restait stable.