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  進行掃描前,人們使用半衰期較短的放射性示蹤劑同位素(或稱為顯影劑,如氟化脫氧葡萄糖,其放射性同位素為氟-18,常用於腫瘤成像),其衰變過程會放射出正電子,將其通過化學反應置換到生物體容易代謝的分子裡,然後把它注射入生物體內(通常進入血液迴圈)。人們需要等待一段時間,使該分子進入生物體的代謝系統中(常用的氟化脫氧葡萄糖,糖類的一種,一般等待時間在一個小時左右)並集中於需確認的器官,然後將實驗物件或患者安置在影像掃描器上。

  當注射到人體內的放射性同位素經歷正電子放射衰變時(又稱為正電子的β衰變),它釋放出一個正電子(即一個電子相對應的反粒子).在經歷了幾個毫米的旅行後,正電子將會與生物體中的一個電子遭遇併產生電子對湮滅,產生一對湮滅光子射向幾乎背對背的兩個方向。當它們遇到偵測器中的閃爍晶體物質時,會造成一點光亮,而被光敏感的光電倍增管或雪崩光電二極體所探測到。此種技術依靠對於一對光子的併發事件(同時事例)探測,非同時發生抵達偵測器(即相差幾個奈秒以上的時間)的光子將被視為背景事件而不考慮在其中。

  PET掃描器獲得的原始資料是一系列由探測器獲得,由正子與電子湮滅產生的一對光子的併發事件。每個併發事件背後,有一個正電子逸出,從而引發一個湮滅事件,在空間中同時射出背向的兩個光子並被捕捉到。  併發事件重組成投影影象,成為sinograms。sinograms被多角度和方向排列組合後,構成3維影象。普通的一次PET掃描,資料量達到幾百萬個事例,而相對於電腦斷層掃描(CT)則可以達到幾十億個事例。由此可見,PET資料遭遇的散射和偶發事件(即背景事件)比率遠比CT為多。  事實上,人們需要非常多地對資料進行預處理,校正由隨機併發造成的影響,估計並去除散射的光子,探測頭不工作期(dead-time、每次探測到一個光子之後,探測頭需要一個短暫的恢復時間)的校正,及探測器敏感性校正(為探測頭內在敏感性及由於併發事件發生的角度產生的敏感性)。

  PET掃描是非侵入性的,但是會暴露在放射性同位素下。放射總量很少,通常在7個毫單位西弗(Sv)左右。與之相比,在英國平均每年環境輻射達到2.2 mSv,胸部X光輻射0.02 mSv,CT胸部輻射8 mSv,空中乘務人員每年接受輻射2-6 mSv,而在康沃爾郡每年環境輻射達到7.8 mSv。(資料來源,英國國家輻射保護協會)。然而,在臨床應用領域,PET一般與CT同時運用,介於PET對軟組織成像的優勢結合成熟的CT技術,PET/CT是現在商業PET的主要形式,市面上幾乎沒有獨立的醫用PET銷售。

  PET可用於腫瘤學診斷。在進行這種檢查前,會先為受試者注射顯影劑氟化脫氧葡萄糖(F-FDG)。氟化脫氧葡萄糖是一種葡萄糖的類似物。相比普通的葡萄糖分子,氟化脫氧葡萄糖的一個羥基基團被氟的放射性同位素氟-18取代,因此具有放射性,會持續向外放出正電子。因為二碳位上的羥基被氟原子取代,氟化脫氧葡萄糖進入細胞被磷酸化後,不能被進一步代謝;又因帶有電荷,也不能通過細胞膜上的通道蛋白運出細胞。因此,一旦氟化脫氧葡萄糖進入細胞,在氟-19衰變前,較長時間內都會以磷酸化形式留在細胞內。癌細胞對葡萄糖的消耗量較高,因此,如果受試者體記憶體在癌細胞,在注射氟化脫氧葡萄糖後,癌細胞會攝入相對多的氟化脫氧葡萄糖。由此,利用PET檢測出訊號強(放射性強)的部位就可能存在癌細胞。根據得到的檢測結果,就可以達成對惡性腫瘤的診斷。
正電子發射計算機斷層掃描(,簡稱PET)是一種核醫學臨床檢查的成像技術。PET技術是目前唯一的用解剖形態方式進行功能、代謝和受體顯像的技術,具有無創傷性的特點並能提供全身三維和功能運作的影象。正電子發射計算機斷層掃描既是醫學也是研究的工具。在腫瘤學臨床醫學影像和癌擴散方面的研究方面有著大量的應用。