本发明公开了一种伽马光子探测装置以及正电子湮没角关联测量装置，涉及核探测技术领域，解决了现有测量方法对仪器的性能要求高、测量效率低的问题。伽马光子探测装置包括：Na22放射源，用于产生正电子；两个荧光探测器，分别覆盖耦合有闪烁晶体板，分别平行对称地设置于待测样品两侧；闪烁晶体板与荧光探测器共同配合，用于探测得到待测样品中电子与正电子湮没所产生的沿反向传播的第一伽马光子和第二伽马光子对应的第一二维数组、第二二维数组；伽马光子探测器，用于探测Na22放射源产生正电子时伴随产生的第三伽马光子，以作为两个荧光探测器的曝光触发器；存储器，用于存储伽马光子探测装置探测获得的伽马光子对对应的两个二维数组。