粒子束武器（Σ粒子 Beam Weapon，PBW)，是发射接近光速的粒子束，借助粒子对目标碰撞和渗透过程中产生的热能和副生电磁能来破坏目标或使之失效的一种武器，它是与激光武器和高功率微波武器(HPMW)同时发展的三大定向能武器之一，被誉为“太空时代的核弹”“光炮武器”。

粒子束武器面的研究，主要是在美国和苏联（俄罗斯）两国进行。20世纪50年代，美国已经开始进行了粒子束武器技术的研究。1958年，美国制订了代号为“SeeSaw”的粒子束武器计划，研究带电粒子束作为武器应用的可能性。1974年，美国海军开始进行代号为“ChairHeritage”的带电粒子束武器计划，从1977年起，美国把研究重点从武器系统转向基本理论和技术问题。次年，美国建立了开发粒子束武器的跷板计划。美国从1981财年开始实施预算额为3.15亿美元的5年粒子束武器开发计划。1989年7月，美国用阿里斯火箭将束流能量为1MeV的射频四级场加速器(RadioFrequencyQuadrupole，RFQ)发射到空中，对粒子束的空间传输特性等技术进行试验验证。苏联是从1974年开始对粒子束武器进行的研究的，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。1978年苏联制造了粒子束产生装置。美国从1978年开始建立了开发粒子束武器的跷板计划，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。目前均尚处于实验室的可行性验证阶段。中国自20世纪80年代起对三大定向能开展了概念研究，粒子束技术相关研究则主要集中于空间自然环境下的高能粒子辐射效应防护研究等。

粒子束武器按运载平台类型分可分为天基粒子束武器、舰载粒子束武器、地面粒子束武器等；按粒子种类分可以分为带电粒子束武器、中性粒子束武器、离子束武器等。粒子束武器的一般由能量源、粒子源、粒子加速器、目标识别系统、跟踪瞄准系统、能束扫描系统、指挥控制系统等组成。

粒子束武器具有拦截速度快、能量高度集中、转换射向灵活、弹区不受限制、能全天候作战、无放射性污染等特点。它可以击毁高速飞行的导弹，特别适用于对付带核弹头的洲际弹道导弹，能把导弹击毁在外层空间，相对于激光武器和高功率微波武器而言，具有更好的应用前景。

粒子束武器面的研究，主要是在美苏（俄罗斯）两国进行。

20世纪50年代，美国已经开始进行了粒子束武器技术的研究。1958年，美国国防高级研究规划局制订了代号为“SeeSaw”的粒子束武器计划，研究带电粒子束作为武器应用的可能性，由于整个计划规模十分庞大，耗费太高，该计划于1972年结束。1974年，美国海军开始进行代号为“ChairHeritage”的带电粒子束武器计划，该计划旨在实现有限的电子束武器能力，用以保卫舰船，击毁机载导弹的进攻，着重于“点”防御而不是大面积的防御能力。由于该计划在执行中存在很多技术上难以解决的问题，从1977年起，把研究重点从航空武器系统转向基本理论和技术问题。次年，美国建立了开发粒子束武器的跷板计划。1979年后此计划归美国国防高级研究规划局负责。美国陆军代号为“Sipapu”计划研究中性粒子束武器。1981年归国防高级研究规划局负责，改名为“WhiteHouse”。美国从1981财年开始实施预算额为3.15亿美元的5年粒子束武器开发计划。1989年7月，美国用阿里斯火箭将束流能量为1MeV的射频四级场加速器(RadioFrequencyQuadrupole，RFQ)发射到空中，对粒子束的空间传输特性等技术进行试验验证。

1974年，苏联开始大规模研究粒子束武器技术。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。20世纪70年代中期以来，苏联在电离层和大气层外的宇宙系列卫星、载人飞船的礼炮号空间站上进行了8次带电粒子束传输方法试验；在圣彼得堡(今为圣彼得堡)地区进行过粒子束武器的地面试验，试验装置有线性电磁感应加速器、X射线仪器、γ射线仪器、磁力存储器和多频道超高压开关等，而且可能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等。1978年，苏联在德国制造了0.5MV、80J、16层7列的粒子束产生装置。在以后的几年里，苏联在哈萨克斯坦阿兹古尔地区沙漠中的萨诺瓦导弹发射场和塞梅伊的试验工厂，进行过粒子束脉冲发动机、高能加速器和大功率能源利用的系列试验。

20世纪80年代起，中国对三大定向能开展了概念研究，经过理论分析与技术路径论证，得到优先发展的是高能化学激光、自由电子激光和高功率微波等定向能系统，粒子束技术相关研究则主要集中于空间自然环境下的高能粒子辐射效应防护研究等。

粒子束武器是利用粒子加速器原理制造出的一种新概念武器。带电粒子进入加速器后就会在强大的电场力的作用下，加速到所需要的速度。这时将粒子集束发射出去，就会产生巨大的杀伤力。粒子束武器发射出的高能粒子以接近光速的速度前进，用以拦截各种航天器，可在极短的时间内命中目标，且一般不需考虑射击提前量。粒子束武器将巨大的能量以狭窄的束流形式高度集中到一小块面积上，是一种杀伤点状目标的武器，其高能粒子和目标材料的分子发生猛烈碰撞，产生高温和热应力，使目标材料熔化、损坏。

按运载平台类型分可分为天基粒子束武器、舰载粒子束武器、地面粒子束武器等。

天基粒子束武器是把粒子束武器部署在卫星或空间作战平台上，用以截击飞到大气层外的洲际弹道导弹。

舰载粒子束武器用以对抗反舰导弹。

陆基粒子束武器用以拦截袭击导弹发射井中的核弹。

按粒子种类分可以分为带电粒子束武器、中性粒子束武器、离子束武器等。

带电粒子束武器发射的束流可以由电子、重离子、带正电的质子、氘核、α粒子、带负电的电子、氢负离子等组成。带电粒子束的主要缺点是会受到地球磁场的偏转影响而使波束发散。

中性粒子束武器不受地磁场影响，使用氢、氘等原子束构成。中性粒子束宏观不带电，利用加速器使之加速的技术是：先产生出低发散度的负氢离子(H-)束，利用其带电的特点，再利用带电粒子加速器将阴离子加速到高能，经过磁聚焦和磁准直后，在剥离室内通过原子碰撞或光致分离过程，把负离子上的松散附着的多余电子剥离掉成为中性原子，以其获得的高动能沿直线轨迹射向目标。

离子束武器，阳离子是失去一个或以上电子的原子，负离子是得到一个或以上电子的原子。将离子加速至一定速度就成为离子束武器。

粒子束武器的一般组成结构是：能量源、粒子源、粒子加速器、目标识别系统、跟踪瞄准系统、能束扫描系统、指挥控制系统。

能量源就是驱动系统工作的高能电源。产生高能束流需要能够提供10⁶V量级电压的高功率电源以及能够在大约10-s量级的时间范围开启和关断这种高电压和大电流的能力。

粒子源就是能够产生大量粒子的装置。在电子加速器中，粒子源是通过加一个高压于真空中的两个金属电极上产生火花放电来得到的，这个装置叫作真空二极管。从负极(阴极)发射的电子朝正极(阳极)飞去，通过适当的设计和安排，能够使电子不被阳极所收集，而是穿过阳极进入加速腔。离子脉冲也可以用同样的方法产生。将一个很短的高压脉冲加到两个电极上，阳极(正电极)便产生阳离子(它们可以来自固体材料的游离，也可以从气体放电过程中产生)。如果希望产生阴离子，可以把电子注入正电极空间，使电子附着在阳极附近的气态原子上，这样就形成了带负电的离子，接着把它们引出到加速器，通过调节加速电压可以把所希望的带电粒子送入加速腔(例如只失去一个电子的原子)。用同样的方法，通过剥离氢原子的电子，可产生质子束。类似地，也能够产生自然界中最重的元素——铀的离子束。

粒子加速器作用是使粒子达到很高的速度以具备很高的能量(为了识别真假洲际弹道导弹弹头目标及其诱饵，需要10～20MeV能量，贯穿杀伤目标需要100MeV以上能量)。用于粒子束武器的加速器一般可以分为：集团离子加速器、电子感应加速器、直线感应加速器、自共振加速器、射频直线加速器。电子或离子束一经产生，就必须加速到很高的速度，使其具有很大的能量。这要求短的粒子脉冲通过强电磁场，使其获得能量。其能量的单位是电子伏(eV),1eV能量的数值为一个电子通过1V的电场所获得的能量。航空武器系统需要的粒子能量达到数百万电子伏(MeV)。由于加速器只能加速带电粒子，如何产生高速中性粒子也是一个问题。美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的做法是：先让氢原子带负电，即两个电子环绕一个质子。用带电粒子加速器把它加速到高能量后，经过磁聚焦和磁准直，让它通过气体或者某些其他介质等，经过原子碰撞或者光致分离等过程，把阴离子上的松散附着的多余电子(约0.7eV)剥离掉，变成中性原子，即剥离多余的电子使负离子成为高能中性粒子。苏联发明的射频四级加速器为加速氢负离子提供了条件。

目标识别系统根据目标受到粒子束射击后的反应现象判断目标的性质。跟踪瞄准系统，控制粒子束发射器对准目标。能束扫描系统，控制能束的扫描方向。指挥控制系统管理整个武器系统的同步工作。

粒子束武器不用光学器件产生粒子束的加速器非常坚固，而且加速器和磁铁不受强辐射的影响粒子束在单位立体角内向目标传输的能量比激光大，而且能贯穿目标深处。粒子束武器具有拦截速度快、能量高度集中、转换射向灵活、弹区不受限制、能全天候作战、无放射性污染等特点。

带电粒子在大气层中传输时，由于带电粒子与空气分子的不断碰撞，能量衰减非常快，而中性粒子不能在大气中传播带电粒子在大气中传输时散焦，因此在空气中使用的粒子束，只能打击近距离目标，而中性粒子束在外层空间传输时也有扩散受地球磁场的影响，会使光束弯曲，从而偏离原来的方向。

粒子束武器尚处于实验室的可行性验证阶段，将广泛运用于防空反导、反卫和近程防御作战。高能粒子束击中目标后，其携载的能量沉积在目标表面上，会将目标的金属表皮或外壳瞬时击穿而导致结构破坏；高能粒子束穿入目标内部，产生强大的电场、热辐射和冲击波，从而使目标战斗部的炸药爆炸、易燃物品燃烧、电子线路损毁或使绝缘材料变为导体；高能粒子束在射向目标的途中会与大气相互作用，产生很强的二次辐射，从而对目标形成软杀伤。粒子束武器的主要特点是贯穿能力强、速度快，能量大，反应灵活，能全天候作战。粒子束武器在高技术战争中的应用，表现在利用天基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。在大气层外，中性粒子束武器可用于拦截高层航天的弹道导弹和卫星，还可识别再入大气层的目标是真实弹头还是假目标诱饵；地基带电粒子束武器适用于大气层内的海上或陆上的防空反弹道导弹。美国海军研究得出结论，地基带电粒子束武器对反舰导弹的硬杀伤作用要优于激光炮和高功率微波武器。粒子束武器可以击毁高速飞行的导弹，特别适用于对付带核弹头的洲际弹道导弹，能把导弹击毁在外层空间，相对于激光武器和高功率微波武器而言，具有更好的应用前景。

粒子束武器必须要有强大的脉冲电源，中性粒子束武器实用化最关键的脉冲电源功率技术是连续波甚高频(VHF)射频源。

由于中性粒子束不能穿越大气层，只能装在卫星上，所以减小加速器尺寸和重量是一大难题。

天基粒子束武器要在外层空间作战，在监视和跟踪系统方面，对传感器要求极高，而且需要适合于部署在空间的尺寸和重量。

《机甲世纪II》游戏，其中的远战型机体诠释了粒子武器远距离、高杀伤的优秀特性。