本公开提出一种双模探测方法、控制器和系统，涉及射线检测技术领域。本公开的一种双模探测方法包括：根据X射线物体探测数据、X射线无物体探测数据、中子物体探测数据和中子无物体探测数据，确定被测物体对于中子和X射线的微分截面的比值；根据被测物体对于X射线和中子的微分截面的比值与物质类型的对应关系识别物质类型。通过这样的方法，能够实现利用中子和X射线对被测物体的双能探测，利用物质对于中子和X射线的不同的衰减能力得到核素类型，实现识别元素种类，提高探测的精确度。