本实用新型公开了一种全息正电子浓度成像系统，包括有标记正电子同位素模块、注射模块、机械支撑模块、探测模块和图像重建模块。标记正电子同位素模块对生物体中参与生理与生化过程的物质用正电子同位素进行标记，使生物体带有可以发射多辐照事件的标记物；注射模块可将标记有正电子同位素的药物注入动物或者人体内，并实时控制注入生物体内的放射性药物剂量；探测模块对切伦科夫光子进行探测；图像重建模块将切伦科夫事件集合重建成某一时刻的放射性活度分布。本实用新型能有效提高伽玛模式PET的空间分辨率和灵敏度，特别适合于对准确度和精确度要求很高的临床用PET，在癌症和心血管疾病中有广泛的应用。