本论文介绍了一种小动物单光子发射计算机断层成像(SPECT)探测器的优化设计，该探测器由硅酸镥钇(LYSO)闪烁晶体、日本滨松的H8500c光电倍增管、铅制平行孔准直器以及相应的电子学电路组成。为了提高探测器系统的成像一致性，提出了一种一致性校正的算法。这种校正算法包括位置识别和均匀性校正，位置识别算法包括图像边界检测、动态阈值二值化、连通区域识别、重心计算和查找表建立。通过建立位置映射查找表和均匀性校正系数矩阵对系统的成像投影数据进行校正。采用圆柱体模成像实验验证一致性校正算法的有效性，结果显示，校正后的投影数据的一致性提高了～16％;采用锥形瓶模型（带气泡）对系统的断层成像性能进行了测试，在提高了探头成像一致性的基础上，也验证了成像的有效性;动物实验采用16周的BALB/C雄性裸鼠，进行肿瘤扫描和重建，初步的实验结果表明，所设计的小动物单光子发射计算机断层成像探测器可以有效地进行小鼠的肿瘤成像研究。GATE(Geant4 Application for Tomographic Emission)是一款基于Geant4的高能物理工具包的蒙特卡洛仿真软件，是核医学成像领域最重要的辅助研究手段之一，广泛应用于新型医学成像设备、医学重建算法验证和评价、散射校正技术，以及数据获得流程的设计和改进等研究工作。通过GATE模拟该探测器系统，并用线源成像，得到了140keV的能谱;通过改变准直器的孔径观察能谱的变化，从而对准直器孔径的设计和选择提供依据;利用GATE模拟，探索改善空间分辨率的方法和规律，为下一代系统的设计提供经验。　　小动物SPECT成像系统是分子医学影像的研究热点之一，新型的半导体探测器材料代表了未来SPECT的发展方向。本文也对碲锌镉半导体单极型探测器的设计及相关的数据校正技术进行了探索和总结，并通过实验验证了REDLEN公司的碲锌镉半导体模块的性能，进一步证实半导体探测器成像的优势。未来的工作将主要集中在基于碲锌镉半导体和多针孔准直器的探测器设计。