相比于传统的放射治疗方式,12C离子治疗肿瘤具有倒转深度剂量分布-Bragg曲线，较高的相对生物学效应和精确定位等优势，是目前采用的最佳放射疗法。在12C离子临床放射治疗中，由于部分12C离子会与患者的机体组织发生碎裂反应，产生比12C粒子轻的带电粒子和中子。这些轻的带电粒子和中子有较长射程或较大的横向分布，在Bragg峰后形成一个尾巴，会对肿瘤靶区以外的健康组织造成伤害。为了估算这些次级粒子对人体健康组织的损害，优化治疗计划系统，发挥12C离子肿瘤治疗时精确定位的优势，就需要建立一套探测系统来详细测量这些带电离子和中子的截面。为此我们设计建立了12C离子肿瘤治疗相关碎裂反应测量系统。该系统主要包括：水靶系统、起始探测器系统、带电粒子探测器系统和中子探测器系统。我们利用该系统在一轮实验中测量了带电离子和中子。在实验中，通过⊿E-E望远镜法和⊿E-TOF飞行时间法，带电粒子探测系统成功实现1≤Z≤6的带电粒子鉴别。中子探测系统通过TOF方法和反符合技术成功实现中子与γ的区分以及中子与带电碎片的区分。实验结果达到了设计预期。为了充分发挥出重离子精确定位的优势，需要有高品质的束流，同时还需要在不影响束流品质的基础上对束流的位置分布实现实时的精确测量，并快速反馈到治疗控制系统。本论文采用新技术设计制作了用于碳离子治疗过程中实时监测束流位置及相对剂量分布的气体探测器，使其物质厚度减小为12微米、位置测量精度达到1毫米，增大了电子学动态范围，简化了数据获取系统，为精确控制束流照射位置提供了保证。同时本论文还设计完成了用于高能束流线诊断的位置灵敏探测器系统，它能够迅速给出束流剖面、位置及半高宽，为得到高品质束流提供了很好的测试手段。