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一种离子束放疗剂量测量系统包括：离子束发射器、声学传感器、前端接收电路及后端处理电路。该离子束发射器朝生物体发射离子束，使得离子束到达生物体后产生一剂量峰值点并产生一声音信号。声学传感器捕捉声音信号，并将声音信号转换成电信号。前端接收电路与前端接收电路与声学传感器电连接，用于接收声学传感器输出的电信号，以确定声学传感器接收到声音信号的时间。后端处理电路与前端接收电路电连接，用于根据声学传感器接收到声音信号的时间，并结合离子束发射的时间及声学传感器所在生物体内的位置，计算出剂量峰值点的位置及剂量分布。本专利申请的离子束放疗剂量测量系统体积小、成本低、精度高且能实时测量剂量分布。