El Ciclotrón fue el segundo acelerador de partículas que se instaló en el Centro Nacional de Aceleradores (año 2004). Este tipo de acelerador consigue acelerar iones en órbitas de radio y energía crecientes mediante la aplicación combinada de un campo eléctrico oscilante y de un campo magnético. Se trata de un ciclotrón Cyclone 18/9 fabricado por Ion Beam Applications (IBA, Bélgica), capaz de acelerar protones y deuterones a 18 y 9 MeV, respectivamente. Las intensidades de corriente máximas que pueden ser extraídas en el blanco son de 80 µA ± 10% para protones y de 35 µA ± 10% para deuterones.

Este acelerador permite la irradiación sobre un único blanco o simultáneamente con la misma partícula sobre dos blancos diametralmente opuestos (Dual Beam Mode). Este acelerador cuenta con ocho puertos de irradiación, de los cuales siete están dedicados a la producción de radionúclidos emisores de positrones. De esta forma, el CNA ofrece la posibilidad de producir los radioisótopos más empleados en la modalidad de imagen médica PET (Tomografía por Emisión de Positrones).

La descripción de los blancos dispuestos en los ocho puertos disponibles es la siguiente:

1.- Blanco de gran volumen (2 ml) con agua enriquecida en ¹⁸O en su interior ([¹⁸O]-H₂O, pureza > 95% en ¹⁸O), para producir ¹⁸F en forma de [¹⁸F]-Fluoruro mediante la reacción ¹⁸O(p,n)¹⁸F.

2-3.- Dos blancos de volumen grande (2 ml), con las cavidades fabricadas en niobio y rellenos de agua enriquecida en ¹⁸O ([¹⁸O]-H₂O, pureza > 95% en ¹⁸O). Están destinados también a la producción de ¹⁸F en forma de [¹⁸F]-Fluoruro mediante la reacción nuclear ¹⁸O(p,n)¹⁸F.

4.- Blanco de 1,7 ml relleno de una mezcla agua-etanol para la obtención dentro del blanco de ¹³N en forma de [¹³N]-Amoniaco mediante la reacción ¹⁶O(p,α)¹³N.

5.- Blanco de 30 ml que contiene ¹⁸O₂ y utilizado en la obtención de ¹⁸F en forma de [¹⁸F]-F₂ mediante bombardeo con protones.

6.- Blanco gaseoso de 60 ml, en el que se bombardea una mezcla nitrógeno-oxígeno con protones para obtener ¹¹C en forma de [¹¹C]-CO₂ mediante la reacción ¹⁴N(p,α)¹¹C.

7.- Blanco de 60 ml relleno de una mezcla nitrógeno-oxígeno para la obtención de ¹⁵O en forma de [¹⁵O]-O₂ mediante la reacción ¹⁴N(d,n)¹⁵O.

8.- En el último puerto existe una ventana de salida de haz en la que se ha instalado una línea que transporta el haz de partículas a una segunda sala blindada donde se ubica una cámara de reacción para la irradiación de materiales de interés tecnológico.