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迴旋加速器(Cyclotron)操作原理包含一分為二的短金屬圓筒，稱為D型極(Ds)，這些D型極為高度真空，並放置在DC磁鐵的磁極之間，產生一恆定磁場。當在兩D型極間施加交流電壓時，例如質子或氘的帶正電荷電粒子，會被射入到兩D型極中心的腔室。在磁場的作用下，粒子在圓形軌道中行進。交流電壓的頻率會調整成粒子從一個D型極通過另一個D型極時的頻率。當調整至正確極性時，粒子會被電場加速。當粒子每通過兩D型極間一次，其能量及行進的軌道半徑都會增加，因此在多次迴旋後，氘等粒子將會獲得高達30Mev的動能。[[File:迴旋加速器.jpg| thumb | 300px |迴旋加速器(Cyclotron) <br>[https://slidesplayer.com/slide/11326358/ 原圖鏈接] ]]
在上述過程中，粒子所獲得的能量將有所限制。根據相對論，當粒子達到高速(在相對論的範圍中)，若更進一步的加速將使粒子質量增加，這會造成粒子與供給D型極交流電的頻率不同步。但此問題已由[[同步迴旋加速]]器改善，[[同步迴旋加速器]]會調整電壓頻率，以補償粒子質量增加所造成的頻率差異<ref> {{Cite book | author = FAIZ M. KHAN，JOHN P. GIBBONS | title = 放射治療物理學 | location = 沃特庫爾股份有限公司 | date = 西元2016年4月 | pages = 49頁-50頁 | ISBN = 978-986-92282-0-6 | accessdate = 109年02 月6 月26 日| language = 繁體中文 }} </ref>。
==<big>'''臨床應用'''</big>==
使用迴旋加速器 (Cyclotron) 製造的超短半衰期的[[正子]]放射性核種，用來合成各種核醫藥物，以評估生物活體內的[[腦神經系統]]各種代謝分佈藥物作用，也可用來偵測[[惡性腫瘤]]及炎症組織<ref>[http://nm.med.ncku.edu.tw/p/412-1109-8958.php?Lang=zh-tw 國立成功大學醫學院附設醫院 核子醫學科] </ref>。