正电子发射断层扫描仪(Positron Emission Tomography，PET)是一种先进的核医学成像设备，能够获得生物体内代谢等功能信息的三维图像。探测器的深度效应引起的空间分辨率的不一致是目前小动物PET发展的主要挑战，带有深度信息探测功能的PET探测技术能显著的改善小动物PET的空间分辨性能。本论文在课题组对于位置灵敏PET探测技术的研究基础上研究了深度信息PET探测技术。　　 采用BGO晶体和LYSO晶体组成复合晶体探测器，根据两种晶体发光衰减时间不同的特点，设计了相应的前端模拟电路对将两种晶体的信号成形成不同的宽度，并据此提出了一种数值分段积分法来表征信号宽度，这种方法得到的积分比值为连续分布，统计性好，两种晶体信号的分段积分比值分布区间互不交叠，并且具有很好的普遍性和稳定性，可以作为晶体类型鉴别的标准，获得射线与晶体作用的深度信息。　　 通过实验，对复合晶体探测器的性能进行了测试，探测器具有良好的位置分辨性能和较好的能力分辨性能，数值分段积分方法对复合晶体探测器中晶体类型的鉴别准确率超过95％。通过分段积分比值还可以辨别出一部分在探测器中发生散射后又被探测的事例，这类事例计算得到的位置信息是两次沉积能量位置的加权平均值，偏离了射线入射的位置，对图像重建结果有不利影响，通过分段计分比值判断可以将此部分事例剔除。　　 制作了两个可无缝拼接的DOI位置灵敏探测器，组建了基于DOI-PS探测器的正电子发射断层成像系统的双模块实验装置，完成了该装置进行正电子发射断层成像实验的工作模式调试，测试了双模块实验装置的基本性能。