O Cíclotron é um acelerador de particulas carregadas que, sob a ação de um campo magnetico estático e perpendicular a trajetória do feixe de particulas, estabelece para estas particulas uma orbita circular em um plano perpendicular ao campo magnético e cujo raio é proporcional a sua energia cinética. O cíclotron possui dois eletrodos com a forma de um "D", estes são ocos e semicirculares. Sua montagem é numa câmara de vácuo entre os pólos de um grande eletroímã. Os íons (positivos ou negativos), começam a se locomover no interior destes eletrodos em forma de D.

Nesta orbita tais particulas são submetidas a ação de um campo elétrico, onde são aceleradas ao passar por este campo elétrico, ganhando energia e alterando o raio da orbita, levando esta, portanto, a uma forma espiralada.

A combinação dos campos elétrico e magnético faz com que atue uma força forbre as partículas, a qual é descrita matematicamente pela equação ao lado. Esta força apresenta uma componente tangencial a sua orbita (força elétrica) e uma componente centripeta (força magnética).

Sob tais condições, as partículas (ions) ganham energia e são esmagadas/colididas contra um alvo a uma velocidade quase igual a da luz. Os atomos de uma substância colocada neste alvo, são transformados pelo seu bombardeamento em isotopos instáveis e radioativas, por meio de uma reação nuclear.

Existem muitos isótopos radioativos que podem ser produzidos no ciclotron. Devido ao aspecto farmacológico a que o CRCN tem aspirado, bem como a importância da tomografia PET para a área médica do Brasil, o DIPRA / CRCN tem priorizado a produção de ¹⁸F para a produção de FDG bem como para a pesquisa e desenvolvimento de novos radiofármacos fluorados.

O ¹⁸F na forma de íon, é obtido como resultado do bombardeio do ¹⁸O (na forma de agua) por prótons acelerados, conforme a seguinte reação nuclear:

Esta reação tambem pode ser escrita como:

O Ciclotron usado pelo CRCN é o modelo “Cyclone^® 18/9” da empresa belga IBA, o qual permite acelerar prótons a uma energia de 18 MeV ou deuterons a energia de 9 MeV, que são acelerados na forma de íons negativos H^- ou D^- para posteriormente (imediatamente antes da colisão com o alvo) serem removidos os seus eletrons.

Este Cíclotron possui 8 portas (saidas para alvos) aonde 7 destas são usadas diretamente a alvos fixos, para produção, e uma porta é ligada a uma linha de feixe externo para uso em arranjos experimentais diversos.

Cíclotron