本发明提供一种离子束流信号放大器，包括一支撑衬底及覆盖于支撑衬底表面的二维晶体薄膜覆盖层，在沿垂直支撑衬底与二维晶体薄膜覆盖层接触面的方向，具有一纳米孔道，纳米孔道贯穿支撑衬底及二维晶体薄膜覆盖层，纳米孔道允许离子通过。本发明的优点在于，利用覆盖支撑衬底表面的二维晶体薄膜覆盖层形成的场效应管（FET）效应，将穿过纳米管道的离子束流微弱pA级信号放大数倍，提高测量信噪比。本发明对于实现各种高性能探测的微纳半导体微流器件中的离子信号具有重要作用。