螺旋线型回旋加速器的磁铁如图1所示，它的磁极面由一块块等厚的边缘为螺旋线形的垫铁安装而成，平均磁场随半径增加，而轴向聚焦力则由扇形磁极所产生的方位角变化磁场提供。这类加速器的主平面为pp。在此面上的磁场强度用B表示，由于粒子的运动轨道不再是一个圆，在磁铁扇块边缘上，当粒子斜越时，B作用在速度为v的粒子上的力指向 pp面，这就是所谓边缘聚焦，力的大小和方向由扇块边缘形状决定。只要边缘形状选择恰当，即使在加速器其他区域是轴向散焦的，粒子回旋一圈后，其总的效果仍然可以是轴向聚焦的。

扇形聚焦回旋加速器的粒子回旋频率不随粒子能量增加而变化。同固定的高频频率始终匹配，因此它又称为等时性回旋加速器。

此外，利用扇形垫块或电流垫补线圈可以将这种加速器的平均磁场在很大范围内垫补成为满足加速具有不同能量的各种粒子所需的等时场分布。

自1958年建成世界上第一台12MeV质子扇形聚焦回旋加速器以来，这类加速器的建造数目剧增，许多实验室相继把原有的经典回旋加速器改建为这类加速器。

扇形聚焦加速器的结构同经典回旋加速器的差别是:在磁极表面有扇形垫铁和圆形调谐线圈，在两个相邻扇形垫铁之间的谷中，装有补偿一次谐波的谐波线圈。在中心区设有增强磁场的垫补铁盘或圆形线圈，以利用其随半径减弱的桶形磁场获得轴向聚焦。有些加速器，为了更充分地利用磁极间隙,而将D形电极做成扇形的安置于极面上两扇形铁块之间的谷内,相应于这种D形电极系统将要求其高频系统为多相的，或者是倍频的。在加速某些粒子，特别是加速极化离子时，离子源放在加速器外边，离子通过适当的离子光学系统注入到加速器中。