電離放射線は直接電離放射線と間接電離放射線に大別される。ここで、直接電離放射線とは、荷電をもつ粒子線（アルファ線、ベータ線など）であって、それ自体が直接、原子の軌道電子あるいは分子に束縛された電子に電気的な力を及ぼして電離を起こさせる荷電粒子放射線のことである。重陽子線は荷電粒子の一つであり、その他、一般的によく知られ、利用頻度も多い荷電粒子線には、アルファ線、陽子線、その他の重粒子線（重イオンともいう）がある。これらの粒子線は加速器を利用して加速する。重粒子（重イオン）線はがん細胞を殺す力も強く、陽子線と同様に患部に集中して照射もできるのでがんの新しい放射線治療法として注目されている。臨床試行も行われ好結果が得られている。