Cyklotron jest przykładem akceleratora, w którym naładowane cząstki taki jak np. protony czy jony są przyspieszane po torach spiralnych, dzięki współdziałaniu pół magnetycznego i elektrycznego.

Pierwszy cyklotron został uruchomiony na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Służył do przyspieszania protonów i deuteronów do takich energii, aby były w stanie rozbijać inne atomy (około 80keV).

Energia, do której można przyspieszać cząstki jest jednak ograniczona. Chodzi tu o efekty relatywistyczne, wskutek których wzrasta masa przyspieszanych cząstek. W miarę jak rośnie masa wydłuża się bowiem czas pełnego okrążenia. I tak np. dla protonów granica ta wynosi 25 MeV, gdy ich prędkość to około 20 % prędkości światła. Wtedy przyrost masy to 2 %. 

Badania nad przyspieszaniem cząstek trwają również w Polsce. Pierwszy cyklotron uruchomiono po wojnie w Krakowie, na Uniwersytecie Jagiellońskim. Docelowym miejscem jednak był Instytut Fizyki Jądrowej, gdzie urządzenie pracowało do lat 90-tych, przyspieszając protony do energii 3MeV.

W Instytucie tym pracuje obecnie cyklotron, który przyspiesza cząstki do energii dwukrotnie wyższych.

Nie są to jednak maksymalne energie uzyskiwane w Polsce. W Warszawie bowiem, w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów gdzie pracuje największy cyklotron w Polsce, osiąga się energie jonów rzędu 10 MeV.

Budowa wewnętrzna takiego cyklotronu wygląda następująco: wewnątrz pozbawionego powietrza zbiornika znajdują się dwa pierścienie , nazwane duantami. Maja one postać płaskich wydrążonych półwalców. Wykonane są z blachy miedzianej i tworzą część elektrycznego oscylatora. Między pierścieniami panuje określona różnica potencjałów, przeważnie 10V. Jony, aby osiągnąć energię 10 MeV muszą przebyć tą różnicę potencjałów 100 razy. I właśnie w celu zakrzywienia ich torów stosuje się pole magnetyczne.

Pierścienie miedziowe umieszcza się w polu magnetycznym skierowanym za płaszczyznę, wytwarzanym przez ogromny elektromagnes. Promień toru jonu r po zakrzywieniu można przedstawić wzorem:

gdzie: m - masa cząstki przyspieszanej,

v - jej prędkość,

q - ładunek,

B - wartość indukcji pola magnetycznego.

Jeżeli jednak jest możliwość pominięcia efektów relatywistycznych, czyli wzrostu masy cząstki przyspieszanej, to widać, że częstość obiegu cząstek w cyklotronie nie będzie zależała od ich energii. Dlatego jest możliwość synchronizacji częstości cząstek z częstością, z jaką zmienia się pole elektryczne.

Tak więc aby cyklotron działał to częstość musi być równa ustalonej częstości oscylatora elektrycznego. Jest to warunek rezonansowy. Można go zapisać wzorem:

Energia kinetyczna cząstek będzie zależała od promienia pierścienia.