质子治疗装置是先进的无创精准治疗癌症的粒子放疗设备,其剂量监测系统是实现质子束三维扫描适形剂量照射的关键部分。本文根据质子放疗系统总体性能要求,研究设计了可实时在线、低流强探测且对束流影响小的治疗头剂量监测系统。论文以剂量探测器的基本原理为基础,结合平行板电离室的增益、收集效率等相关理论,完成了平行板电离室基本结构的设计,并使用蒙特卡罗软件Geant4计算了平行板电离室对束流的影响。根据系统中设计的束流流强和平行板电离室的增益,对剂量监测系统的电子学进行了参数设计和原理仿真,设计的电子学能够探测低至nA量级的质子束流强。给出了电子学输出计数频率与实际剂量的转换关系,完成了整个剂量监控系统的初步设计。由于设计的束流探测器破坏了治疗头的真空环境,为了减小治疗头对束流品质的影响,在治疗头中束流探测器之间设计了小散射束流管道。根据系统对束流在等中心点的能量和横向尺寸等品质的要求,对小散射束流管道的气体类型、密封膜、气体压强及纯度进行了设计。结合治疗头束流入射参数进行分析,结果表明70MeV质子束在等中心点的束斑的σ值在8mm左右,能量损失1.76MeV;250MeV质子束的σ值在3.5mm内,能量损失0.68MeV。最后结合束流在治疗头内品质的改变,分析束流在肿瘤区实际剂量分布与理想设计之间的差别,为治疗计划的制定提供参考。