采用强子束流进行癌症治疗的技术是治疗癌症的一种有效方法，为了确保强子束流能够准确到达癌症位置，需要有在线的实时束流检测系统来测量束流的位置和强度。传统的测量方法一般采用分条电离室。分条电离室存在两个问题，一个是位置分辨率不高，另一个是能够引起一部分束流的散射。为了提高束流位置测试的精度，同时减小放置在人体前面的物质，我们提出了采用像素电荷收集芯片来测量束流中心位置的方案。 我们设计了一个CMOS像素传感器芯片，Topmetal II-，该芯片可以直接测量来自外部气体中的电荷。它的像素间距为83μm。采用在标准0.35μm CMOS工艺生产，没有任何后处理。像素阵列的大小为72X72，每个像素有几个金属电极延伸的像素的顶部。每个像素包含一个低噪声电荷灵敏前置放大器（CSA）。芯片采用模拟输出，将每一个像素的模拟值依次读出到芯片外。像芯片每帧的读出时间为3.3毫秒。每一个像素上的噪声为13.9个电子。单个芯片像素阵列部分的尺寸约6毫米。 我们将该芯片并排放置在PCB上，每一排8个，分两排。每排芯片的间距为3mm，这样每排芯片可以覆盖7cm的长度。芯片之间的缝隙可以完全被另外第二排的芯片覆盖。在芯片的上面放置一个平面电极作为阴极，用来漂移电子。两侧的支架结构为场笼，由平行的金属条串联电阻产生均匀的梯度电场，从而使阴极的芯片之间的产生均匀的电场。 我们在互相垂直的两个方向上制作了两个探测器，可以测量束流在X和Y方向的投影，从而确定束流中心的位置。将探测器在兰州近代物理研究所进行束流测试，测试结果显示束流监控器能够测量束流的位置、角度和强度，位置分辨率17微米，角度分辨率0.5度，流强分辨率好于2%。可以探测到束流在x方向和y方向的分布，以及束流强度随时间的变化。时间分辨率为3.3ms。 该探测器样机可应用强子癌症治疗中的束流定位。也可于气体环境下的高流强束流的定位。