本发明提供一种三维异质PET系统，该系统包括至少两个异质探测器模块，每个异质探测器模块包括至少两种晶体条，晶体条紧密排列形成异质探测器模块，不同种类的晶体条的探测性能处于不同等级，相同种类的晶体条的探测性能处于相同等级，晶体条的探测性能参数包括能量分辨率，密度，尺寸和光输出量等，晶体条的探测性能处于不同等级包括晶体条的探测性能参数中的一种或多种处于不同等级。相对于高空间分辨率PET系统，本发明可在不明显降低PET系统空间分辨率的前提下有效的降低PET系统整体的制造成本；相对于普通空间分辨率PET系统，本发明可在成本不明显增加的同时提高PET系统的空间分辨率，另外能提供部分径向方向上高空间分辨率下的成像视场。