它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场。置于中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电场力，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动。综上所述，只有金属才能有效地将电场和磁场结合起来，使得粒子在圆形轨道上运动并被加速。非金属材料通常具有高介电常数和高极化率特性，这会干扰电磁场的产生和作用效果，从而影响粒子的轨迹和能量变化。1930年欧内斯特·劳伦斯提出回旋加速器的理论，1932年首次研制成功。它是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。是高能物理中的重要仪器。