Modern bilim, gözle göremediğimiz dünyayı anlamak için çok çeşitli parçacık hızlandırıcılar ve lazer tabanlı sistemler kullanıyor. Bu araçlar, atomları, molekülleri ve hatta canlı hücreleri gözlemlememizi sağlarken, her biri farklı prensiplere dayanıyor ve farklı çözünürlüklerde çalışıyor. Örneğin elektron tabancaları, elektronları vakum içinde hızlandırarak atomik ölçekli görüntüleme sağlar; tipik bir laboratuvar elektron tabancası 10–200 keV enerji aralığında elektron demeti üretebilir. Bu enerji, atomik yapıları çözmek için yeterlidir ve elektron mikroskopları sayesinde 0,05 nanometreye kadar çözünürlük elde edilebilir.

Buna karşılık iyon tabancaları, atom veya molekül iyonlarını hızlandırarak belirli bir hedefe yönlendirir ve yüzey analizinde kullanılır. Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) yönteminde iyon tabancalarıyla saniyede milyarlarca iyon atılır ve bu sayede yüzey elementlerinin dağılımı haritalanabilir. Proton hüzmeleri ise hem biyolojik hem de fiziksel araştırmalarda kritik rol oynar; özellikle proton terapisiyle kanserli dokulara 70–250 MeV enerji aralığında protonlar gönderilerek, sağlıklı dokulara minimum zarar verilerek tümörler hedeflenebilir. Dünya genelinde 2025 itibarıyla 100’ün üzerinde proton terapi merkezi aktif olarak çalışmaktadır ve yılda yaklaşık 100.000 hasta bu yöntemle tedavi edilmektedir.