各种射线和粒子束与物质相互作用会使入射的初级射线和粒子的状态或参数发生变化，在有些情况下还会产生次级射线和次级粒子。这些变化和级发射在很大程度上取决于靶物质本身的组成、结构和特性。因此，对于物理、化学、生物、地质、考古等学科所研究的各种实体与物质，射线与粒子束技术亦是有力的分析手段。通常我们将这类技术统称为核分析技术。

        核分析技术主要包括活化分析技术、离子束分析技术和超精细相互作用核分析技术三大类。

        活化分析技术始于1936年，是检测荷能中子束或带电粒子束轰击试样所产生的缓发辐射。其中中子活化分析灵敏度高、精度好，业已在生命、环境、地学的元素分析中得到广泛应用，近年来更是发展了分子活化分析和体内活化分析技术。

        离子束分析技术始于20世纪60年代末，主要有核反应分析(NRA)、背散射(RBs)、质子激发x荧光发射(PIxE)和沟道效应等方法，在凝聚态物理和材料科学中有广泛应用。微束分析方法的建立，进一步将应用领域扩展到生命、环境、地学、考古等学科。

        超精细相互作用核分析技术则是基于各种核效应的核分析方法的总称，包括穆斯堡尔效应、扰动角关联效应、核磁共振效应、正电子湮灭效应和中子散射技术等。这类方法既能提供原子核及其近邻原子的信息，又能提供宏观平均信息，所应用的学科领域也更为宽泛。核分析技术对许多学科的发展起过重要的推动作用。例如在高温超导材料的研究中，1987年首先发现的超导体YBa2cu|O。的分子式和分子结构就是用中子衍射的方法确定的。人们根据中子衍射显示的结构，正确地解释了铜氧面和铜氧链在超导机制中的作用。此后，离子束分析技术在高温超导薄膜的制作研究中也起到了重要的作用。又如在生物大分子的研究中，同步辐射技术和中子散射技术都是十分重要的研究手段。

        除了核分析技术，40年代末在电子同步加速器上观察到的同步辐射，具有波长范围宽且可调、亮度高、准直性好、偏振性好、时问分辨好等优点，是形貌分析、微区分析、表面分析、动态分析的有力工具，成为加速器技术的重要应用之一。

        此外，离子注入、离子辐照损伤、离子束惯性约束聚变等技术也已成为材料科学、生命科学、能源科学的重要研究手段。