粒子束武器是利用加速器把质子和中子等粒子加速到数万—20万km/s的高速，并通过电极或磁集束形成非常细的粒子束流发射出去，用于轰击目标。

主要由能源，粒子源，粒子加速器，目标识别、跟踪、自动扫描系统以及指挥控制系统等组成，关键部分是产生高能粒子束的粒子加速器。加速器将粒子源产生的电子、质子或光子加速到近光速，并用磁场把粒子聚集成密集的束流，直接或去掉电荷后发射出去，在极短的时间内将极大的能量传给目标，使其毁坏或失效。

作用机理是：利用高速（高能）粒子束流的动能使目标的结构破坏；高能粒子穿入电子设备，可引起脉冲电流，使电子设备失效；高能粒子束流引起战斗部中的炸药爆炸。可用于毁伤飞机、导弹、军用卫星等。

根据粒子带电或不带电，分为带电粒子束武器和中性粒子束武器。带电粒子束武器是发射质子、电子或离子等带电粒子束流的粒子束武器。由于太空中同性电荷之间的排斥力使带电粒子束在短时间内散发殆尽，带电粒子束武器只适合在大气层内应用。中性粒子束武器是发射中子、原子等不带电粒子束流的粒子束武器。中性粒子束无法在大气中传播，这种武器只适合在太空中应用。

1975年以来，美国预警卫星多次发现大气层上有大量带有氚的气体氢，认为可能是发射带电粒子束造成的。1976年，美国预警卫星探测到前苏联在哈萨克斯坦的沙漠地带进行了产生带电粒子束的核聚变型脉冲电磁流体发动机的试验。对粒子束武器的研究，前苏联是从1974年开始的，美国是从1978年开始的，20世纪80年代中期开始在实验室进行理论验证。

20世纪70年代中期以来，前苏联在电离层和大气层外的宇宙系列卫星、载人飞船和礼炮号空间站上进行了8次带电粒子束传导方法试验；在列宁格勒地区进行过粒子束武器的地上试验，试验装置有线性电磁感应加速器、γ射线仪器、X射线仪器、磁力存储器和多频道超高压开关等，而且进行过带电粒子束对洲际弹道导弹、宇宙飞船以及固体燃料目标的照射试验。1978年，前苏联在东德制造了使用1000GeV质子加速技术的0.5MV、80J、16层7列的粒子束产生装置。

美国海军在20世纪70年代建立了开发粒子束武器的跷板计划，研究用带电粒子束拦截导弹的核弹头。美国国防部在1981年设立了定向能技术局来开发粒子束武器和激光武器，从1981财年开始实施预算额为3.15亿美元的5年开发计划。粒子束作为武器使用时必须兼备大电流和高能量以及数兆瓦的能源，它要在现有的基础上，功率增加几千倍，甚至几万倍。粒子束击中目标后，放出电子，质子直穿而入，待能量耗尽后停止。100MeV的中性氚束对各种物质的垂直穿透深度为：固体推进剂9.5cm，铅3.3cm，铝0.8cm。

美国已确定粒子束武器的潜在用途是拦截导弹、攻击卫星以及在敌防区外实施扫雷等。截止2013年，产生粒子束的方法是利用线性电磁感应加速器，但由于加速器太笨重，无法投入战场使用。美国在基础研究中主要是抓紧研究适于部署在地基和天基反导平台上的小型、高效加速器及其技术。美国利用线性电磁感应加速器产生粒子束，通过同一加速器，连续再循环脉动的粒子束，以便让粒子束在现有的小型加速器中环流，把能量逐渐加到每次通过的粒子上。美国陆军弹道研究试验室称，尚需进一步证实小型环流电磁感应加速器的原理。这种加速器能否投入战场使用，加速器的尺寸和重量是关键因素。美国还研制过一种实验加速器装置，其尺寸不大于一个办公桌，这是部署在外层空间可以接受的尺寸。

因为存在一系列技术难题，尽管俄美都在积极研究粒子束武器，但地基和天基粒子束武器截止2013年尚处于实验室的可行性验证阶段，估计2020年以后有可能进入实战部署。美国已做的基础工作包括：进行粒子束产生、控制、定向和传播技术理论验证和实验室的试验，用加速试验台进行试验，验证中性粒子束方案的可行性，同时探讨带电粒子束方案。按照美国的天基粒子束武器方案，氢原子束的能量为200MeV，武器重量60t，用以拦截大气层外助推段和中段飞行的洲际弹道导弹的弹头。

粒子束的毁伤作用表现在：

（1）使目标结构发生形变/汽化或熔化；

（2） 提前引爆弹头中的引信或破坏弹头的热核材造成爆炸；

（3）使目标中的电子设备失效或损毁。

粒子束既可实施直接穿透目标的“硬杀伤”，也能实施局部失效的“软杀伤”。带电粒子束对目标的穿透能力极强，能量集中，脉冲发射率高，能快速改变发射方向。中性粒子束还可对目标周围产生的中子、γ、X射线进行遥测，实现对目标的识别。

高技术战争中的应用

根据美国80年代以来的研究结果，粒子束武器在高技术战争中的应用主要在于，利用中性粒子束武器进行洲际弹道导弹的拦截和弹头飞行中段的识别。由于粒子束生成装置、能源系统及高能粒子束传输等问题的解决技术难度太大，在可预见的将来把中性粒子束用于洲际弹道导弹弹头中段的识别，也许是唯一可行的应用。

洲际弹道导弹的中段防御既很重要又十分复杂，因为现代洲际导弹在飞行中段除了释放弹头之外，还释放出大量的诱饵假弹头，要进行中段防御，首先必须将真弹头从大量的假弹头中鉴别出来，而这是一项难度很大的技术。采用常用的成像技术和辐射测量技术以及低功率激光或微波检测技术等难以识别真假弹头，而中性粒子束能有效地进行这种识别。

俄美对于粒子束武器的出发点是立足于空间作战与防御，主要工作是基础研究和高能量转换技术的研究；对于地基粒子束武器的研究只局限于作为点防御作战的近程武器系统范围，主要是确保带电粒子束在大气层中长距离的稳定传播。

能量转换技术的研究的目的是要形成高速粒子脉冲。美空军的研究机构称，传统的可控硅开关和火花放电开关的研究已经完成，下一步要开展磁性开关研究，这种开关基于饱和的电磁感应原理，具有很高的重复率。