近年来,随着核探测与图像重建技术的发展,已有研究尝试将正电子发射断层扫描成像应用于工业件检测领域,γ光子探测器作为PET技术最核心的装置,具有重要研究价值。由于传统的医用探测器探测孔径与横断面成像视野性能固定,并且成本高,无法完全适应工业对象需求,需要对探测器的结构、传感器布局、采集方式等相应地做出调整,由原先的固定型探测器结构向专用型探测器结构改变。本文针对部分腔体铸件、泵体管道等工业器件的局部区域检测需求,结合现有探测器结构存在的不足,提出了两种实现大探测孔径小成像视野的传感器布局方式,并以旋转采集模式对重建数据的完备性进行优化。通过当前主流的蒙特卡罗仿真平台进行动态仿真研究与不同布局下计数性能对比,分析了两种布局方式的优劣。另外仿真中还考虑了铝合金管道与生物体组织的数据对比实验,验证了PET技术应用于金属材料检测的可行性。结合采集模式设计了旋转扫描系统,包括旋转机架与采集控制软件。其中旋转机架可以便捷地与传感器阵列布局集成,采集控制软件将机架硬件与传感器布局相结合,保证旋转采集过程的可视化与自动化。最后通过角度修正下的图像重建实验,初步验证了传感器均匀布局时的成像能力,给出了探测孔径与成像视野的比例关系。经过仿真验证与旋转扫描系统的功能测试,本文搭建了一种用于工业件局部成像的旋转式探测装置,能够针对一些较大器件的关键部位进行检测。实现了阵列布局与机架可分离的目的,并通过采集控制上位机,可以方便地根据阵列布局设置参数,进行相应的旋转采集控制。该装置能够提高γ光子探测装置在工业专用领域的灵活性,大幅降低设备成本,在数据采集层面实现关键区域的检测。