열형광물질(열형광소자)은 방사선이 조사되면 여기된 일부 전자(또는 정공)는 포획중심에 포획되어 장시간 그 상태로 머물러 있다가 외부로부터 열을 받으면 다시 기저상태(가전자대)로 돌아가면서 빛을 방출한다.
이 때 발광량은 포획중심에 포획된 전자의 농도에 비례한다.
또한 이 전자의 농도는 열형광물질이 흡수한 선량에 비례하기 때문에 흡수선량을 구할 수 있다.
이러한 원리를 이용한 측정기를 열형광선량계(Thermoluminescent dosimeter: TLD)라 한다.
