回旋加速器是“粒子加速器”的一种，其设计、制造的理论基础是拉摩尔定律和劳伦斯回旋加速理论。现代回旋加速器则结合了托马斯提出的磁场强度随方位角变化的AVF 原理，采用规律变化的磁场系统，修正粒子加速过程中的相位移动、相对速度减慢和粒子回旋频率变化等，提高粒子加速效率和聚焦度。现代医用回旋加速器多采用分离扇形磁铁调变磁场技术，属等时性回旋加速器范畴。医用回旋加速器的工作原理是：带电粒子在磁场和交变电场作用下，反复在磁场做弯曲运动(回旋) 并被交变电场反复加速，直至达到预期所需粒子能量，通过粒子束流引出系统，轰击靶系统中的靶材料，获得所需正电子放射性核素。
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