La tomografia a emissione di positoni (PET) è un metodo di indagine che permette di misurare quantitativamente funzioni metaboliche e reazioni biochimiche basiche in vivo trovando larga applicazione nelle neuroscienze, in oncologia e cardiologia.

Il radiofarmaco marcato con un isotopo che emette positroni viene somministrato al paziente per endovena o per inalazione; i positroni generati dal decadimento del radionuclide interagiscono con gli elettroni di un atomo (processo di annichilazione), emettendo in opposte direzioni due fotoni da 511 keV che vengono rivelati dai rivelatori del tomografo PET che sono appositamente disposti in anelli per registrare in coincidenza le coppie di fotoni di annichilazione. Il segnale fornito dai rivelatori permette di individuare spazialmente i punti in cui si sono verificate le annichilazioni e quindi ricostruire con ottima approssimazione la distribuzione del radiofarmaco nel paziente.

Considerata la finalità dell'indagine (studio delle funzioni metaboliche) vengono somministrati composti organici che partecipino attivamente nelle reazioni biologiche fondamentali, marcati con isotopi che emettano positroni.
Poiché tali radioisotopi hanno un breve tempo di dimezzamento, le apparecchiature atte a produrli (ciclotroni) devono essere installate nelle immediate vicinanze del tomografo.