热释光探测器是利用热致发光原理测量核辐射的装置，基本依据是某些材料的晶体受辐射照射后具有能量累积储存作用。当加热到一定温度时又以发光的形式释放能量，而且与受照射剂量成正比关系。
热释光元件可以重复使用。但是，经核辐射照射后的热释光体只允许一次加热测量，因为加热后，储存的信息就被破坏了，不能复查测量结果。在剂量监测中，万一某次测量失误，测量结果就被丢失。要再次使用时，热释光体要用高温退火。对不同材料，退火温度不*相同。
当磷光体（晶体）受到电离辐照时，射线与晶体相互作用，产生电离和激发，使晶体价带中的电子获得足够的能量游离出来，上升到导带，在价带中剩下空穴。被电离激发的电子空穴在亚稳态能级分别被晶体中的缺陷所俘获（激发），这些缺陷称为“陷阱”（俘获电子的缺陷）或“中心”（俘获空穴的缺陷），统称为“发光中心”。处于亚稳态能级上的电子和空穴在无外源激发的环境下，可以长时间滞留在缺陷中。随着时间的积累，辐射剂量增加，被缺陷俘获的受电离激发的电子和空穴数量增加，所以在线性剂量范围内磷光体热释光的强度与所接受的辐射剂量成正比。
当加热磷光体时，电子和空穴从发光中心中逸出，电子和空穴快速复合，或游弋经导带后与禁带中的空穴复合。在上述几种复合过程中，都以可见光或紫外光的形式释放能量，这种现象称为热释光。
热释光具有以下几个特征：
1、磷光体的热释发光曲线的形状（峰数等）与其能级及晶格中的缺陷有关。不同的磷光体具有不同的陷阱能级。同一磷光体存在着一个或多个不同的陷阱能级。低温峰对应能量较低的浅陷阱。高温峰对应能量较高的深陷阱。
2、磷光体的热释光强度（发光峰的高度或发光峰的面积）与发光中心的电子、空穴数有关，而后者取决于所接受照射剂量的大小。在线性剂量范围内磷光体的热释光强度与所接受的辐照剂量成正比。
3、磷光体热发光曲线的形状还与其他一些参数有关，如热释光探测器的光谱响应灵敏度、加温速率以及磷光体和加热介质之间的热接触等。
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