Некоторые люминесцентные вещества могут накапливать часть энергии по­глощенного ионизирующего излучения и отдавать ее в виде светового свечения после дополнительного воздействия ультрафиолетовым или видимым светом или нагревом. Последующий отжиг при высокой температуре (около 400 ⁰C) приводит к полному высвечиванию и позволяет многократно использовать один и тот же люминофор. Такие люминофоры удобны как индивидуальные дозиметры для рентгеновского и γ-из-лучений и могут быть использованы как индивидуаль­ные дозиметры нейтронного и    γ-излучений. Люминесцентные методы дозиметрии основаны на эффектах радиофотолюминесценции (ФЛД) или радиотермолюминесценции (ТЛД).

В первом случае под действием излучения в люминофоре (щелочно-галоидные соединения типов NaI, LiF, фосфатные стекла и т. п., активированные серебром) создаются центры фотолюминесценции, содержащие атомы и ионы серебра. Последующее освещение ФЛД ультрафиолетовым светом вызывает види­мую люминесценцию, интенсивность которой вначале (диапазон около 10^-2 — 10¹ Гр) пропорциональна дозе, затем (примерно при 3,5*10² Гр) достигает максимума и при дальнейшем увеличении дозы падает, т. е. линейность зависи­мости показаний от дозы сохраняется до 10 Гр. Образованные центры люми­несценции не разрушаются в процессе освещения ФЛД ультрафиолетовым све­том, поэтому измерения дозы могут производиться неоднократно.

У радиофотолюминесцентных дозиметров существует эффект нарастания интенсивности люминесценции после прекращения облучения (эффект накопления или «созревания»). В связи с этим чувствительность ФЛД необходимо относить к определенному моменту времени после облучения. Качество ФЛД тем выше, чем быстрее наступает максимальная люминесценция и чем дольше она сохра­няется на этом уровне без заметного затухания. Некоторые типы ФЛД сохра­няют информацию о дозе в пределах ±10 % в течение нескольких лет, начиная с 2 ч после облучения.

Радиотермолюминесцентные дозиметры ТЛД преобразуют поглощенную энергию ионизирующего излучения в люминесценцию под действием теплового возбуждения (нагрева). В ТЛД происходит разрушение центров люминесценции, созданных ионизирующим излучением, когда их нагревают, чтобы вызвать лю­минесценцию. Интенсивность последней пропорциональна дозе излучения. Кривая высвечивания ТЛД зависит от температуры дозиметра, т. е. от времени нагре­ва, и обычно имеет несколько максимумов, соответствующих различным энерге­тическим уровням ловушек электронов — центров люминесценции. Дозу изме­ряют по площади пиков термолюминесценции или по высоте пика главного ма­ксимума. Для повторного использования ТЛД отжигают при высокой темпера­туре около 400 ⁰C, чтобы полностью снять прежние центры люминесценции. Пре­имущество ТЛД по сравнению с ФЛД состоит в более широком линейном диа­пазоне измерения дозы.

Недостатком радиолюминесцентных дозиметров является уменьшение их чув­ствительности после отжига.