Służy do przyspieszania neutronów do dużych prędkości, żeby rozszczepić jądro atomu.
Pierwsze tego typu urządzenie zostało zbudowane w 1931 roku.
Miało to miejsce na University of California, cyklotron był używany w eksperymentach nad zderzaniem cząstek.
Wymyślił go w 1929 roku wnuk norweskich imigrantów, amerykański fizyk - Ernest Orlando Lawrence, który opatentował cyklotron w roku 1932, a w 1939 roku otrzymał za to urządzenie Nagrodę Nobla.
Do końca lat 30-tych zbudowano kilka następnych urządzeń.
Jest to najprostsza i pierwsza historycznie forma akceleratora cyklicznego cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym, w celu nadania im energii kinetycznej.
Urządzenie zbudowane jest z elektromagnesu wytwarzającego pole magnetyczne i komory próżniowej, w której umieszczono dwie półkoliste elektrody zwane duantami.
W centrum cyklotronu znajduje się źródło cząsteczek naładowanych elektrycznie, lub cząsteczki te są wprowadzane z zewnątrz. Jeżeli częstotliwość generatora jest równa częstotliwości obiegu cząstek, to cząstki są przyspieszane podczas przelotu między duantami.
Przyspieszane cząstki poruszają się po torach zbliżonych do kołowych, przebiegając wielokrotnie przez obszar, w którym są przyspieszane. Po osiągnięciu maksymalnego promienia, przyspieszone cząstki są wyprowadzane na zewnątrz duantów, za pomocą ujemnie naładowanej elektrody noszącej nazwę deflektora.
Obecnie cyklotrony są używane do wytwarzania wiązki cząstek o określonej wysokiej energii, używanych głównie do prowadzenia badań podstawowych, oraz wykorzystywanych praktycznie np. w leczeniu nowotworów.
Używa się ich również do uzyskiwania promieniowania rentgenowskiego o określonej częstotliwości w wyniku zjawiska promieniowania cyklotronowego, oraz do produkcji izotopów o krótkim czasie połowicznego rozpadu.
Pierwszy polski cyklotron uruchomiono w podkrakowskich Bronowicach 22 listopada 1958 roku.
Obecnie największym w Polsce cyklotronem jest cyklotron U-200, znajdujący się w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów w Warszawie. Średnica nabiegunnika głównego magnesu wynosi 2 metry.
Jest to cyklotron przyspieszający ciężkie jony do maksymalnej energii 10 MeV na jednostkę masy atomowej przyspieszanego jonu.
Służy przede wszystkim do prac badawczych w zakresie fizyki jądra atomowego.