目的:提出一种实现PET前端探测器高能光子三维解码的方法,解码反应晶体位置,计算γ射线在闪烁晶体的深度。方法:在晶体阵列间开设透光窗口,引导单次事件中的可见光子群在光电传感器阵列的分布,利用传感器的信号强弱实现高能光子的位置解码和深度解码。通过蒙特卡罗方法仿真对比不同透光窗口的设计,研究晶体表面处理方式对结果的影响,并进行进一步的实验验证。结果:实验结果和仿真结果具有一致性:(1)反应晶体耦合的传感器接收的能量信号大于相邻窗口晶体,可实现晶体位置解码;(2)随着反应深度的变化,传感器阵列接收的能量信号分布是单调变化的,可用于深度解码;(3)对于开设单窗口,反应深度与能量信号的拟合曲线包含2段曲线,不利于深度解码;(4)晶体的表面粗糙,反应深度与能量信号的拟合曲线的线性度更好,有利于深度解码;(5)开设双窗口的方法具有最佳的反应深度和光电传感器接收的能量信号的拟合曲线的单调性。结论:该方法可实现离散晶体阵列的三维解码,提高前端探测器模块的能量分辨力。