质子束手术刀就是将回旋加速器产生的高速带电质子束，通过磁场线圈压缩和焦聚成直径约2.5—3毫米的质子束，用来作手术。
用质子束手术刀做手术不需要麻醉，无疼痛感觉；又由于质子束的焦聚点很小，不会破坏健康组织。