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放射自显影(autoradiography)是一种利用放射性核素发射的β或γ射线,通过核探测器探测,进行显影、定影等操作后形成图像的核影像实验。它能准确地测量放射性示踪剂的分布部位和数量。它是基于细胞或组织的2D切片成像,正电子宏观放射自显影的成像空间分辨率可达数百微米,能更加准确的判断示踪剂的分布部位以及活度浓度分布,也因其比动物PET高一个数量级的空间分辨率,被称为检测代谢分布的“金标准”。本研究旨在将硅光电倍增管(Silicon Photomultipliers,简称SiPM)耦合闪烁晶体探测器结构、信号复用方法、MVT数字化方法等PET探测器中前沿的技术引入到放射自显影探测器中,提升放射自显影仪器灵敏度及空间分辨率,并在研制放射自显影仪器专用探测器的同时,对无机闪烁晶体耦合光电器件的探测器模式进行进一步研究。本文中,使用新型光电转换器件—SiPM以及数字化的闪烁脉冲获取技术,对高空间分辨率放射自显影探测器进行了设计,与传统放射自显影仪器相比,阵列晶体耦合SiPM的探测器设计具有更高的灵敏度,且由于SiPM器件本身具有的高增益等特点,对于高能段γ光子具有探测优势,更适宜进行正电子放射自显影探测。本设计将基于先验信息的多阈值电压脉冲采样方法及SiPM的多路通道复用技术引入该探测器中,完成了脉冲的数字化采集方案。本文完成了基于3mm×3mm~2及1mm×1mm~2有效面积的SiPM探测器电子学设计,通过对探测器位置谱质量信息的评估,确定了最佳探测器电子学性能环境:环境温度5℃,SiPM电压30V,溢出率10%@1V。使用有效面积3mm×3mm~2的SiPM阵列配合18×18的无机闪烁晶体阵列,完成了内在空间分辨率达到0.6mm的探测器设计,探测器级能量分辨率可达14.6%,符合时间分辨率978ps@350keV-650keV,位置谱清晰可见。在此基础上,引入了单晶体尺寸0.5mm×0.5mm的超细YSO晶体阵列,耦合1mm×1mm~2的SiPM阵列,对探测器空间分辨率进行了设计,经过进一步探究后,可达到宏观放射自显影实验的空间分辨率。