Cyklotronem nazywamy akcelator cykliczny, gdzie stosunkowo ciężkie cząsteczki (protony, jądra, jony) przyśpieszane są polem elektrostatycznym o napięciu rzędu stu kV oraz wysokiej częstości, istniejącym między 2 duantami, zatem płaskimi wydrążonymi półwalcami.

Cząsteczki przemieszczają się po torach spiralnych dzięki występowaniu stałego silnego pola magnetycznego prostopadłego do płaszczyzny przyspieszenia.

Zasada działania opiera się na obserwacji, iż przy pominięciu efektów relatywistycznych (tj. wzrostu masy przyspieszanych cząsteczek) częstotliwość obiegu cząsteczek naładowanych po torze kołowym k (częstość cyklotronowa) nie jest uzależniony od ich energii, co daje możliwość na łatwe zsynchronizowanie częstości obiegu cząsteczek z częstością zmian pola elektrycznego e , tak, iż:

k = e = (e/m)/( H/c)

gdzie e - ładunek przyspieszanej cząsteczki, m - jej masa, H - wartość bezwzględna wektora natężenia pola magnetycznego, c-prędkość światła.

Cyklotron był jednym z wcześniej zbudowanych akceleratorów cyklicznych, pierwszy został zbudowany przez E. Lawrence'a oraz M. Livingstone'a w Kalifornii w 1931.

Ograniczeniem energii uzyskiwanych przy pomocy cyklotronu są efekty relatywistyczne które wpływają na opóźnianie się cząsteczek o ogromnych energiach względem zmian pola, co może doprowadzić do utraty efektywności przyspieszania. Po części da się temu zaradzić, na przykład zwiększając pole magnetyczne razem z promieniem, co doprowadzi do konstrukcji zwanej cyklotronem izochronicznym.

W naszym kraju pierwszy cyklotron uruchomiony został w latach powojennych na UJ, później został on przeniesiony do Instytutu Fizyki Jądrowej (IFJ, także w Krakowie), gdzie był modernizowany oraz działał do początku lat dziewięćdziesiątych, uzyskując energię protonów wynoszącą trzy MeV. Od lat sześćdziesiątych w IFJ działa jeszcze większy cyklotron, który daje możliwość na uzyskanie dwa razy większych energii protonów oraz przyspieszać cząsteczek alfa do energii 29 MeV. Obecnie kończy się w IFJ konstrukcja cyklotronu izochronicznego.

Aktualnie największym w naszym kraju cyklotronem jest cyklotron który znajduje się w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów w Warszawie. Średnica nabiegunnika głównego magnesu równa jest dwa metry. Jest to cyklotron przyspieszający ciężkie jony do największej energii dziesięciu MeV na jednostkę masy atomowej przyspieszanego jonu.

Cyklotronem nazywamy urządzenie, które służy do przyspieszania jonów albo naładowanych cząsteczek elementarnych. Głównym elementem cyklotronu są tzw. duanty

Które tworzą kondensator w postaci rozciętej puszki. Cyklotron powinien dodatkowo mieć silny magnes, źródło jonów i generator zmiennego pola elektrycznego.

Cząsteczki wstrzeliwane są do środka duantów ze źródła jonów przemieszczają się po nim po okrągłych torach dzięki wpływowi pola magnetycznego. Przyspieszenie cząsteczek jest za każdym razem, kiedy przedostają się one przez szczelinę rozdzielającą, duanty ponieważ napięcie między 2 duantami ulega zmianie z jednakową częstością jak częstość obiegu cząsteczki w ruchu orbitalnym w danym polu magnetycznym. Promień orbity cząsteczki powiększa się razem ze wzrostem jej energii. Przyspieszone wyprowadza się z cyklotronu a następnie kieruje na tzw. tarczę gdzie dochodzi do badanych reakcji jądrowych.

W naszym kraju pierwszy cyklotron uruchomiony została Uniwersytecie Jagiellońskim, później został on przeniesiony do Instytutu Fizyki Jądrowej (IBJ, także w Krakowie), gdzie był modernizowany, działał tam do początku lat 90, uzyskując energię wynoszącą trzy MeV. Od lat sześćdziesiątych w IBJ działa większy cyklotron który daje możliwość na uzyskanie 2 razy większej energii protonów oraz przyspiesza on cząstki alfa do energii 29MeV.

Aktualnie w naszym kraju kończona jest konstrukcja 2 dalszych cyklotronów: ciężkich jonów w Warszawie oraz izochronicznego w Krakowie.