Gyrotron adalah bentuk tabung elektron atau tabung vakum yang sering disebut sebagai maser resonansi siklotron karena fakta bahwa salah satu kegunaannya yang paling sering adalah dalam penelitian fisika energi tinggi di siklotron. Keuntungan yang ditawarkan gyrotron adalah dapat menghasilkan energi frekuensi radio (RF) dalam jumlah besar dalam kisaran megawatt pada panjang gelombang yang sangat kecil hanya beberapa milimeter, yang tidak mungkin dilakukan untuk tabung vakum standar. Proses ini dapat menghasilkan sejumlah besar panas, yang dapat digunakan untuk sinter keramik atau plasma panas dalam reaktor penelitian fusi. Gyrotron juga digunakan secara langsung dalam pencitraan resonansi magnetik nuklir (NMR) untuk mengamati efek mekanika kuantum pada tingkat atom atau dalam mikroskop resonansi magnetik (MRI) untuk diagnosis medis.
Prinsip di balik bagaimana fungsi girotron pertama kali secara teoritis disusun pada akhir 1950-an, ketika efek relativistik energi elektron dipelajari dalam siklotron untuk pertama kalinya. Dengan menyuntikkan aliran elektron ke medan elektromagnetik siklotron dengan frekuensi yang sama, efek yang dikenal sebagai ketidakstabilan massa negatif diamati. Aliran elektron akan cenderung berkumpul bersama dari radius gyroradius atau Larmor standar, menyebabkan elektron melambat dan melepaskan energi kinetik dalam proses sebagai energi frekuensi radio atau radiasi dengan panjang gelombang milimeter.
Energi resonansi siklotron elektron awal menunjukkan potensi untuk memanaskan plasma dalam penelitian fusi, tetapi teknologi dan pemahaman ilmiah untuk menciptakan sistem girotron yang mampu melakukan hal ini tidak menjadi ilmu yang matang sampai dekade pertama abad ke-21. Seiring kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, aplikasi gyrotron dipecah menjadi sistem megawatt energi tinggi untuk penelitian fusi, dan sistem energi rendah 10 hingga 1,000 watt untuk spektroskopi NMR. Di mana perangkat menghasilkan radiasi terahertz dalam kisaran 100 gigahertz hingga 1 terahertz, mereka digunakan dalam aplikasi industri seperti diagnostik plasma dan pemanasan suhu tinggi senyawa keramik. Penelitian di Jepang juga telah meningkatkan efisiensi perangkat gyrotron jarak menengah hingga daya tinggi sebesar 50% pada tahun 1994 dengan menggunakan konverter mode terintegrasi untuk mengubah energi berkas elektron menjadi panas secara lebih efisien.
Karena gyrotron adalah bentuk perangkat Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (MASER) atau laser elektron bebas yang menghasilkan medan elektromagnetik, ia memiliki beberapa kesamaan dengan prinsip di balik cara pengoperasian oven microwave standar. Gyrotron portabel dapat dioperasikan dalam rentang frekuensi biasanya dari 2 hingga 235 gigahertz, dan ini menjadikannya perangkat yang berguna untuk sistem senjata non-mematikan yang oleh militer AS disebut sebagai teknologi Active Denial System (ADS). Perangkat ADS berdasarkan gyrotron dapat ditargetkan pada manusia dengan efek memanaskan molekul air di bawah kulit tanpa menyebabkan kerusakan permanen pada jaringan. Ini bertindak sebagai medan pencegah yang memiliki aplikasi teoritis dalam pengendalian massa untuk mencegah kerusuhan, atau untuk menjaga tentara musuh atau warga sipil mendekati instalasi militer dan pesawat jatuh.