ارنست لاورنس Ernest Lawrence، فیزیکدان آمریکایی از دانشگاه برکلی کالیفرنیا، پیشتر و در سال ۱۹۳۰، طرح جالبی تحت عنوان شتابدهندههای سیکلوترون cyclotron را ارائه کرده بود که می‌توانست به سادگی، بر مشکل افزایش فاصله‌ی gapها و افزایش طول لوله‌های محافظ در شتابدهندههای خطی، غلبه کند.
در این طراحی، مسیر حرکت ذرات، به وسیله‌ی یک میدان مغناطیسی خمیده می‌شود و در نتیجه، به جای اینکه پرتوی ذرات در یک خط راست حرکت کند، یک‌مسیر دایره‌ای را طی می‌کند. در این شتاب‌دهنده به جای استفاده از لوله‌های محافظ، از دو محفظه‌ی D شکل که مشابه تصویر، مقابل یکدیگر قرار گرفته‌اند بهره می‌برد. در این حالت، gap افزایش شتاب، دقیقا فاصله‌ی بین دو D (که به اصطلاح Dees خوانده می‌شود) است. زمانی که پرتو پروتون از D سمت چپ به D سمت راست می‌رود، D سمت چپ دارای بار مثبت و D سمت راست دارای بار منفی است و بالعکس.
هربار که پرتو ذرات از gap عبور می‌کند، افزایش شتاب را تجربه خواهد کرد. با افزایش شتاب ذرات، رفته رفته فاصله‌ی ذرات از مرکز سیکلوترون افزایش می‌یابد (یک مارپیچ حلزونی شکل) تا اینکه نهایتا از سیکلوترون به بیرون پرتاب شود. به علت طراحی ساده و اشغال فضای کم، این شتاب‌دهنده‌ها هنوز نیز بسیار پرکاربرد هستند، به خصوص در رادیوتراپی.